Інтерпретація космічних та аерозображень території заходу України при інженерно-геоморфологічних дослідженнях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський національний університет імені Івана Франка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Інтерпретація космічних та аерозображень території заходу України при інженерно-геоморфологічних дослідженнях

11.00.04 - Геоморфологія і палеогеографія

Чупило Галина Ростиславівна

УДК 551.4 (477.8)

Львів - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Львівському національному університеті імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник кандидат географічних наук, професор Кравчук Ярослав Софронович, Львівський національний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри геоморфології і палеогеографії, декан географічного факультету

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор Некос Володимир Юхимович, Харківський національний університет ім.В.Н.Каразіна, завідувач кафедри геоекології та конструктивної географії;

кандидат географічних наук, доцент Муха Богдан Павлович, Львівський національний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри фізичної географії.

Провідна установа: Інститут географії, відділ геоморфології, НАН України, м.Київ

Захист відбудеться 25 жовтня 2000 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К.35.051.08 у Львівському національному університеті імені Івана Франка (79000, м.Львів, вул.Дорошенка, 41)

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м.Львів, вул.Драгоманова,5)

Автореферат розісланий 25 вересня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Волошин П.К.

Анотація

геоморфологічний рельєф природокористування аерокосмічний

Чупило Г.Р. Інтерпретація космічних та аерозображень території заходу України при інженерно-геоморфологічних дослідженнях. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.04 - геоморфологія і палеогеографія. - Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2000.

У роботі на прикладі заходу України здійснено інженерно-геоморфологічний аналіз рельєфу і природокористування на основі інтерпретації аерокосмічних знімків. Виявлені різні типи текстур аерокосмозображень, які є індикаторами морфолого-господарських поєднань. Встановлено, що регіональні текстури на космознімках відповідають морфолого-господарським комплексам регіонального рангу. Їх утворюють співвідношення між типами природокористування і типами рельєфу. Локальні текстури на аерознімках відповідають локальним морфолого-господарським комплексам, які формуються на основі поєднань об'єктів чи видів природокористування із елементами рельєфу. Визначено показники узгодженості господарських і морфологічних елементів у межах морфолого-господарських комплексів. Виявлено тенденції динаміки природокористування і рельєфу та їх взаємообумовленості з використанням різночасових аерознімків. Результати досліджень використано при розробці пропозицій з удосконалення територіальної організації із врахуванням узгодженості та динаміки морфологічних і господарських елементів заходу України.

Ключові слова: текстура зображення, морфологія рельєфу, природокористування, морфолого-господарські комплекси, узгодження, динаміка, територіальна організація.

Чупыло Г.Р. Интерпретация космических и аэроизображений территории западной Украины при инженерно-геоморфологических исследованиях. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата географических наук по специальности 11.00.04. - геоморфология и палеогеография. - Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2000.

Использование аэрокосмических материалов для решения инженерно-геоморфологических проблем равнинных территорий позволяет изучать взаимосвязи между природопользованием и морфологией рельефа через анализ морфолого-хозяйственных образований. Предлагаются методы комплексного анализа рельефа и природопользования с использованием дистанционных данных: морфолого-хозяйственный и морфодинамическо-хозяйственный. Сущность морфолого-хозяйственного метода состоит в изучении и картографировании сочетаний хозяйственных структур и морфологических структур разного ранга на основе интерпретации аэрокосмических снимков разных масштабов. Морфодинамическо-хозяйственный метод исследований предусматривает сопоставление изображений динамики рельефа и природопользования c использованием разновременных аэро- и космоснимков.

Западная часть Украины характеризуется специфическими хозяйственными комплексами, которые сформированы в условиях грядово-холмистого, холмистого и плоско-равнинного рельефа. Виды природопользования и геоморфологические объекты хорошо дешифрируются на аэро- и космических снимках, формируя целосные образования - морфолого-хозяйственные комплексы. Под морфолого-хозяйсвенными комплексами мы понимаем сочетания хозяйственных структур с поверхностями, формами или комплексами форм рельефа, на которых они располагаются.

Индикаторами морфолого-хозяйственных сочетаний региона являются различные типы текстур аэрокосмоизображений, которые были выделены в результате проведенной автором систематизации текстур космических снимков масштаба 1: 1 000 000 и аэроснимков 1:40 000. Установлено, что региональные текстуры на космических снимках соответствуют морфолого-хозяйственным комплексам регионального ранга. Их образуют соотношения между типами природопользования и типами рельефа. Локальные текстуры на аэроснимках соответствуют локальным морфолого-хозяйственным комплексам, которые формируются на основе сочетаний между объектами или видами природопользования и элементами рельефа. Автором составлены картосхемы региональных и локальных морфолого-хозяйственных комплексов запада Украины масштаба 1:1000 000 на основе обобщения типов текстур аэрокосмо-изображений исследуемой территории.

При дешифрировании и картографировании морфолого-хозяйственных комплексов на локальном уровне с использованием аэроснимков предлагается выделение каркасных элементов рельефа: бровок вершин, тыловых швов долин, перегибов склонов. Эти элементы вместе с результатами дешифрирования аэроизображений, на основе специально разработанной комп'ютерной программы, позволили создать крупномасштабные инженерно-геоморфологические картосхемы морфолого-хозяйственных комплексов для ключевых участков основных морфологических типов рельефа западного региона Украины.

Анализ данных картосхем позволил определить типы показателей согласования хозяйственных и морфологических элементов: топологические, структурные, плановые и контурные. Установлено, что для морфолого-хозяйственных комплексов пахотных грядово-холмистых, холмисто-придолинных и грядово-долинных возвышенностей запада Украины свойственны все основные типы согласования. Для платовых и холмисто-привершинных комплексов возвышенностей характерны топологические и структурные типы согласования элементов. Низменности имеют структурные и контурные показатели согласования элементов для междуречий и структурные и плановые - для долинных образований. Была составлена картосхема типов согласования хозяйственных и морфологических элементов равнинной части территори западной Украины масштаба 1:1 000 000.

В результате анализа динамики элементов морфолого-хозяйственных комплексов на основе дешифрирования разновременных аэроснимков за период 1950-1990 годов установлено, что важным фактором активизации морфодинамических процессов в западной части Украины является хозяйственная деятельность человека. Она вызывает развитие ареалов плоскосного смыва почв на пахотных грядово-холмистых комплексах; активизацию эоловых процессов, разширение участков вторичного заболачивания на долинно-мелиорируемых комплексах низменностей, а также процессы подтопления, развития карста, проседания поверхности в пределах техногенно-нарушенных комплексов. Это определяет необходимость проведения аерокосмического мониторинга антропогенных и природно-антропогеных процессов.

Полученные результаты интерпретации аэрокосмической информации были положены в основу разработанных рекомендаций по улучшению территориального планирования разных видов природопользования западной части Украины с учетом установленных параметров структуры и морфодинамики морфолого-хозяйственных комплексов. Рекомендации обосновано для пахотных, лесохозяйственных и заповедных комплексов возвышенных районов, а также техногенно-нарушенных комплексов с целью их рекультивации.

Ключевые слова: текстура изображения, морфология рельефа, природопользование, морфолого-хозяйственные комплексы, согласование, динамика, территориальная организация.

Chupylo G.R. Interpretation of space аnd aero-images of the Western Ukraine for engineering and geomorphological studies. - Manuscript.

Dissertation for getting a scientific degree of candidate of geographical sciences, specializing index 11.00.04 - geomorphology and paleogeography. - Ivan Franko Lviv national University, Lviv, 2000.

The paper, performed based on the Western Ukrainian example, utilizes the approaches of aerospace studies for engineering-geomorphological purposes. It has been found out that the regional textures upon the space photos images appear to be the indicators of morphological-economic complexes of a regional level. These complexes are formed by certain relations between the types of nature-utilization and the types of relief. The local textures upon the aero-photos correspond to the local morphological-economic complexes that are formed based on a combination of the sites or the types of nature-utilization with some relief elements. The indices of matching the economical and morphological elements within the morphological-economical complexes have been determined. Tendencies of the dynamics of nature-utilization and relief as well as their mutual dependence based on aero-photos taken at different times have been reviled. It enabled us to put the basis to the scheme of organizing the aerospace monitoring for morphological-economic complexes having different orientation of the dynamic component. The result of the research have been used at making proposals for improving the territorial organization taking into account the mentioned matching as well as the dynamics of morphological and economic elements of the Western Ukraine.

Key words: image texture, relief morphology, nature utilization, morphological economic complexes, matching, dynamics, territorial organization.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Аерокосмічні методи тривалий час застосовуються при вивченні стану компонентів довкілля та при оцінці природно-ресурсного потенціалу різних регіонів України (Космич. иссл. на Украине,1973-1984; Україна з космосу,1999). Незважаючи на багаторічну історію використання цих методів у геоморфологічних та конструктивно-географічних дослідженнях, їх потенціал далеко не вичерпаний, про що свідчить поява нових напрямів застосування аерокосмічної інформації в географічних дослідженнях (Берлянт, 1996; Книжников, 1997; Нові методи в аерокосм. землезнавстві, 1999). Високою є ефективність використання дистанційних методів у прикладних географічних дослідженнях, зокрема інженерно-геоморфологічних. Чимало проблем цієї науки можна розв'язати через поєднання новітніх методів аерокосмічних досліджень із традиційними підходами до оцінки рельєфу для потреб природокористування. До таких проблем належать оптимізація використання природних ресурсів (земле-, водо-, лісокористування тощо), обґрунтування системи заходів, орієнтованих на регулювання небезпечних рельєфоутворюючих процесів, інженерно-технічне будівництво та ін. Особливо гостро ці проблеми стоять у староосвоєних регіонах з інтенсивним природокористуванням, до яких належить рівнинна частина території заходу України.

У поданій роботі на основі інженерно-геоморфологічної інтерпретації аерокосмічної інформації здійснена спроба комплексного аналізу природно-господарських систем західного регіону України (за винятком Карпат, Передкарпаття і Закарпаття). Цей підхід забезпечив оцінку впливу геоморфологічного чинника на розміщення угідь та об'єктів природокористування, поширення та інтенсивності розвитку морфодинамічних процесів, дозволив запропонувати систему оптимізаційних рішень до схем територіального планування господарства та охорони природи. Актуальність проведених досліджень зумовлена також необхідністю реалізації “Основних напрямків державної політики України в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки” (Постанова Верховної Ради №188-98), а також “Положення про державну систему моніторингу довкілля” (Постанова Кабінету Міністрів України від 30 травня 1998р., №391).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обрана тема дисертаційної роботи тісно пов'язана із тематикою науково-дослідних робіт лабораторії інженерно-геоморфологічних досліджень кафедри геоморфології і палеогеографії географічного факультету Львівського національного університету. Основні результати проведених автором досліджень використані при виконанні держбюджетних тем: “Розробити природоохоронні інженерно-геоморфологічні схеми оптимізації використання рельєфу та регулювання екзодинамічних процесів освоєних територій західного регіону України” (1992 - 1994 роки, реєстраційний номер 0193U041607), “Розробити інженерно-геоморфологічні інформаційні системи і картографічні моделі для вирішення природоохоронних проблем” (1995 - 1997рр., №0195U006061). Одночасно автором створені тематичні картосхеми дешифрування аерокосмічних знімків, які увійшли у звіти за госпдоговірні роботи лабораторії інженерно-геоморфологічних досліджень, виконані за програмою ДКНТ України “Формування і рекреаційне використання міждержавних природоохоронних територій на заході України” (№0193U041604) та по Єврорегіону Буг.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - на основі аерокосмічної інформації виявити закономірності структури і тенденції динаміки морфолого-господарських комплексів заходу України для потреб інженерно-геоморфологічної оптимізації територіального планування природокористування та організації регіонального моніторингу.

Для досягнення поставленої мети вирішувались такі завдання: 1. Аналіз і типізація аерокосмічних зображень рельєфу та видів природокористування рівнинної частини території заходу України; 2. Встановлення характеру поширення та картографування основних типів морфолого-господарських комплексів на височинних і низовинних територіях; 3. Визначення показників узгодження господарських та морфологічних елементів на основі інтерпретації аеро- і космічних знімків; 4. Виявлення змін природокористування та динаміки рельєфу впродовж другої половини ХХ ст. з використанням різночасових аерокосмічних матеріалів; 5. Розробка рекомендацій, спрямованих на удосконалення територіальної організації природокористування західного регіону України.

Об'єктом дослідження є фотовідображення природокористування та рельєфу на багатоспектральних чорно-білих і кольорових космічних знімках, панхроматичних чорно-білих аерознімках.

Предмет досліджень - взаємозв'язки та параметри динаміки господарських структур і геоморфологічних утворень заходу України, виявлені за допомогою аерокосмічних матеріалів.

Методи дослідження: 1) морфологічного і морфодинамічного аналізів рельєфу, що забезпечили оцінку морфологічних та морфодинамічних особливостей території, а також її придатності для різних видів природокористування; 2) візуально-інструментального дешифрування та інтерпретації особливостей рельєфу і природокористування на космо- та аерознімках; 3) методи картографування природно-господарських систем та об'єктів на основі дешифрування аерознімків; 4) методи порівняльного аналізу різночасових знімків і карт.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Удосконалено методику постадійної інтерпретації аерокосмозображень об'єктів природокористування та рельєфу для потреб інженерно-геоморфологічного картографування;

2. На основі дешифрування дистанційних матеріалів вперше проведено типізацію текстур космо- та аерозображень природно-господарських утворень території заходу України;

3. Встановлено специфіку поширення домінуючих морфолого-господарських комплексів низовин і височин регіону і типи узгодженості морфологічних та господарських елементів за топологічними, структурними, плановими і контурними показниками;

4. Виявлено тенденції та взаємообумовленість динаміки природокористування і рельєфу західного регіону України за 30-50-річний період;

5. На основі встановлених просторових зв'язків і параметрів динаміки морфолого-господарських комплексів обгрунтовано пропозиції з удосконалення територіального планування сільськогосподарського, природоохоронного та містобудівного типів природокористування;

6. Складено серію оригінальних інженерно-геоморфологічних картосхем природно-господарських систем заходу України з використанням розробленої автором методики дешифрування каркасних ліній рельєфу.

Практичне значення одержаних результатів. Методика інженерно-геоморфологічного аналізу морфолого-господарських комплексів та рекомендації з удосконалення регіонального планування природокористування у галузі сільського господарства, заповідної справи, містобудівництва і рекультивації техногенно-порушених територій на основі інтерпретації аерокосмічних матеріалів можуть бути використані на стадії проектних рішень з організації різних видів природно-господарських систем. Прикладні результати досліджень використані управліннями екобезпеки у Львівській, Тернопільській областях при інвентаризації та плануванні територіального розвитку заповідних територій заходу України (заповідники “Медобори”, “Розточчя”, національний природний парк “Яворівський”, проектований Жовківський ландшафтний парк) та ВАТ Гірхімпром при обгрунтуванні пропозицій щодо рекультивації гірничих комплексів Новороздольського і Новояворівського родовищ сірки. Окремі положення дисертаційної роботи включені у звіти про науково-дослідну роботу лабораторії інженерно-геоморфологічних досліджень кафедри геоморфології і палеогеографії Львівського національного університету, використовуються при викладанні дисципліни "Геоморфологічне дешифрування аерокосмознімків", у підготовці студентських дипломних та курсових робіт.

Особистий внесок здобувача. 1) вперше для західного регіону України складено інженерно-геоморфологічні картосхеми (з використанням аерокосмічних знімків): поширення різнорангових морфолого-господарських комплексів, узгодженості господарських та морфологічних елементів, змін природокористування і рельєфу в масштабі 1:1000000, морфолого-господарських поєднань у межах репрезентативних ділянок низовин і височин заходу України в масштабі 1:40000 та 1:14000; 2) на основі порівняння різночасових аерознімків і в результаті польових досліджень отримано та уточнено параметри динаміки природокористування і рельєфоутворюючих процесів; 3) розроблено критерії застосування космо- та аероматеріалів для вирішення інженерно-геоморфологічних проблем регіону; 4) на основі запропонованої методики дешифрування і картографування морфологічної структури рельєфу обгрунтовано схему використання аеро- і космознімків для потреб оптимізації природокористування.

Основні положення дисертаційної роботи висвітлені в одноособових публікаціях. У статтях із співавторами особистий внесок здобувача пов'язаний із типізацією текстури зображення геоморфологічних регіонів заходу України, дешифруванням морфологічних комплексів заповідних територій (заповідники “Розточчя” і “Медобори”) та оцінкою просторової організації сільськогосподарських і лісогосподарських територій за умовами рельєфу західної частини України.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися та обговорювалися на 9-й міжвузівській координаційній нараді з проблем ерозійних, руслових і гирлових процесів (Брянськ, 1994), науковій конференції “Проблеми географії України” (Львів, 1994), міжнародній конференції “Геодинаміка гірських систем Європи” (Львів-Яремча, 1994), науковій конференції “Проблеми становлення створених заповідників” (Гримайлів, 1995), міжнародній науково-практичній конференції “Українська геоморфологія: стан і перспективи” (Львів, 1997), міжнародній науково-практичній конференції “Кризовий та передкризовий стан довкілля як результат техногенного впливу на геологічне середовище та геоморфосферу” (Львів, 1998), міжнародній конференції “Генеза, географія та екологія грунтів” (Львів, 1999), методичному семінарі “Нові методи в аерокосмічному землезнавстві” (Київ,1999), наукових семінарах кафедри геоморфології і палеогеографії (1991 - 2000 р.).

Публікації. За темою дисертації автором особисто і у співавторстві опубліковано 12 праць, із них три у виданнях, рекомендованих ВАК України як фахові, три у збірниках наукових праць, дві у матеріалах конференцій, чотири у тезах конференцій.

Обсяг і структура роботи. Дисертація викладена на 152 сторінках комп'ютерного набору. Складається із вступу, шістьох розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків. Загальний обсяг роботи становить 249 сторінок, в т.ч. ілюстрації і таблиці - на 64 сторінках (54 рисунки і 7 таблиць), список використаних джерел на 18 сторінках (188 найменувань) та чотири додатки на 12 сторінках.

2. Основний зміст роботи

У першому розділі роботи - Наукові засади інтерпретації аерокосмічної інформації в інженерній геоморфології - аналізуються науково-методичні засади інтерпретації аеро- і космознімків для інженерно-геоморфологічних потреб. В інженерній геоморфології існує декілька підходів до аналізу інженерно-геоморфологічних умов території: морфологічний, морфолітогенетичний та морфодинамічний (Палієнко,1978; Сімонов, Кружалін, 1989). Інженерно-геоморфологічні підходи спрямовані на виявлення різних аспектів впливу морфологічної будови і динаміки рельєфу, геологічних структур на способи будівництва та експлуатації інженерних споруд (Сімонов, Кружалін, 1989,1990; Леваднюк, 1983; Чередніченко, Даримов, 1985; Кравчук, 1991,1999; Ковальчук, 1997). У рамках кожного підходу на етапах проектування інженерних об'єктів використовуються дистанційні методи.

Виділяються напрями застосування аерокосмічних методів для інженерно-геоморфологічних потреб: 1) розробка методології і методів дешифрування та інтерпретації аерокосмічних знімків для інженерних цілей (Гудилін, Комаров,1978; Садов, Ревзон,1979); 2) використання космо- та аерознімків при інженерно-геоморфологічному районуванні і картографуванні (Кравчук, 1991,1999; Ревзон, 1987; Сімонов, 1977,1987); 3) дослідження природно-антропогенних геоморфологічних процесів, їх динаміки та тенденцій розвитку для інженерно-геоморфологічного аналізу (Ковальчук, 1997; Леваднюк, 1983; Садов, 1978, 1988;); 4) застосування аерознімків при обгрунтуванні умов закладання різного роду інженерних споруд, особливо у важкопрохідних і заліснених районах (Кирюшкін, 1982; Садов, Хімічев, 1976). Проте залишається ряд напрямів інженерно-геоморфологічних досліджень, які потребують більш широкого застосування аерокосмічної інформації. До них належать: 1) дешифрування та інтерпретація інженерно-геоморфологічних комплексів для потреб територіального планування і регіонального моніторингу; 2) застосування аерокосмометодів для вирішення цільових завдань у різних галузях природокористування, зокрема для природоохоронної справи та рекреації; 3) ефективне використання у процесі дешифрування сучасних технологій, спеціальної апаратури та програмного забезпечення, а також впровадження ГІС-технологій; 4) вивчення та картографування господарських і морфологічних поєднань на базі аерокосмічної інформації.

У роботі обгрунтовуються методи комплексного аналізу рельєфу, морфодинамічних процесів та природокористування із застосуванням дистанційних даних. Пропонуються напрями аерокосмічних досліджень при інженерно-геоморфологічному аналізі: морфолого-господарський і морфодинамічно-господарський. Суть морфолого-господарського напряму досліджень полягає у вивченні і картографуванні поєднань господарських структур (площинних, лінійних, точкових) із морфологічною структурою рельєфу різного рангу (морфологічними типами, комплексами, формами та елементами рельєфу) на основі інтерпретації аерокосмознімків різних масштабів. Морфодинамічно-господарський напрям досліджень передбачає зіставлення зображень динаміки рельєфу із зміною елементів природокористування на базі різночасової аероінформації.

Рівнинна частина заходу України характеризується специфічними господарськими комплексами, сформованими в умовах горбистого, хвилястого та плоского рельєфу. Види природокористування і геоморфологічні об'єкти добре читаються на аеро- та космознімках, утворюючи специфічні морфолого-господарські комплекси. Під морфолого-господарськими комплексами розуміємо поєднання господарських структур (елементів землекористування) із поверхнями, формами чи комплексами форм рельєфу, на яких вони розташовуються. У пропонованій роботі здійснюється спроба дати комплексну оцінку стану і тенденцій змін морфолого-господарських комплексів за даними аерокосмічного знімання.

У другому розділі - Геолого-геоморфологічна будова та характер природокористування як чинники формування аерокосмічного зображення рівнинної частини заходу України - розглядаються геолого-геоморфологічні умови та особливості господарського освоєння заходу України. Для досліджень вибрано: а) низинні та підвищено-рівнинні території Волинського і Малого Полісся із розвитком меліоративного сільського господарства та лісогосподарського природокористування; б) горбогірні і столово-платові височини (Подільські горбогір'я, Товтри, Мізоцький кряж) із переважаючим лісогосподарським природокористуванням; в) горбисті, хвилясто-платові і пасмово-долинні височини (Волинська височина, Тернопільське і Львівське плато, Подільське Придністров'я та Покуття, Придністровське Опілля) із домінуванням рільництва і селитебних територій. Особливості рельєфу простежуються на космічних знімках за допомогою структури і текстури зображення, а на аерознімках читаються за такими ознаками, як форма, розміри, фототон та взаємозв'язки із рослинністю і господарською діяльністю людини (Сладкопевцев, 1982,1990). Природно-господарські структури на аерокосмічних знімках відображаються за допомогою прямих ознак (Муха, Загульська, 1998; Некос, Бутенко, 1988). Якісна вираженість господарських і морфологічних одиниць дає змогу виявити просторові та функціональні характеристики співвідношення природокористування і рельєфу території заходу України.

У третьому розділі - Вивчення структури різнорангових морфолого-господарських комплексів заходу України на основі інтерпретації космо- та аерознімків - у рамках морфолого-господарського напрямку досліджень здійснюється аналіз структури морфолого-господарських поєднань на різних рівнях генералізації аерокосмоматеріалів. Для аналізу було вибрано такі масштабні ряди космічних та аерознімків, у яких структура і текстура зображення морфологічних та господарських комплексів зазнають якісних змін (космознімки 1:1000000, 1:100000 та аерознімки 1:40000, 1:10000 масштабів). Індикаторами морфолого-господарських поєднань визначено регіональні текстури низьких рангів (на відміну від регіональних текстур високих рангів, сформованих різними типами природокористування у межах низовини Волинського Полісся, Волинської височини, Малополіської рівнини, Подільської височини). Ці текстури відповідають поєднанням між морфологічними типами рельєфу у межах названих низовин і височин та переважаючими типами природокористування (наприклад, морфологічні типи плоскохвилястих рівнин із лісогосподарськими типами природокористування). Вони виявляються на дрібномасштабних (1:1000000 і більші) та деталізуються на середньомасштабних (1:300000 - 1:100000) космознімках. На аеро-знімках регіональні текстури низьких рангів розпадаються на локальні текстури. Локальні текстури аерозображення включають специфічні угруповання форм, контурів видів природокористування і морфологічних ліній, а також прояви морфодинамічних процесів.

Автором здійснено систематизацію текстур зображення на космічних та аерознімках західної частини України і її інженерно-геоморфологічну інтерпретацію. Домінуючі елементи зображення регіону на космознімках згруповано у три системи решітчастих, плямистих та однорідних текстур. Їм відповідають сільськогосподарські, лісові та лучні землі. Системи текстур включають п'ять класів, що виділяються за переважаючим поширенням і величиною комірок текстури, та 13 підкласів, відокремлених за конфігурацією контурів комірок. Форми і конфігурації елементів класів та підкласів текстур залежать від характеру рельєфу і природокористування заходу України. Так, для прикладу, у класі великоплямистих текстур виділено хвилясто-плямисті і зубчасто-плямисті підкласи, що є основою космічних зображень лісогосподарського природо-користування на плоскорівнинному та горбогірному типах рельєфу. Великорешітчасті і середньорешітчасті класи текстур зображення включають ширококонтурно-впорядковані та невпорядковані і вузькоконтурно-невпорядковані підкласи, що відповідають зображенню орних земель на горбистих та хвилясто-платових типах рельєфу (Чупило, Жежерун,1994; Чупило, 1999 б).

У результаті здійсненої систематизації текстур космозображення рівнинної частини заходу України виділено регіональні морфолого-господарські комплекси, що формуються на основі поєднань переважаючих типів чи видів природокористування із морфологічними типами рельєфу. На низовинах і підвищених рівнинах поширені лісогосподарсько-плоскохвилясті та меліоративно-сільськогосподарсько- плоскорівнинні комплекси. У межах височин переважають рільничо- і селитебно-горбисті, рільничо-хвилясто-платові та рільничо-лучно-пасмово- долинні комплекси. Горбогір'я характе-ризуються лісогосподарсько-лучно- пасмоподібними, пасмово-останцевими поряд із рільничо-платоподібними морфолого-господарськими комплексами.

При дослідженнях аерознімків визначено 6 груп, 10 підгруп і 19 типів текстур зображення. У системі плямистих і однорідних текстур виділено зернисті, однорідно-контурні і змішані групи текстур та масивні, локальні і смугоподібні підгрупи. У системі решітчастих текстур розрізняємо прямолінійно-контурні, хвилясто-контурні і коміркові групи та суцільні, дифузні (переривчасті), унікальні і квазіоднорідні підгрупи. Типи текстур на аерознімках формуються за рахунок певних форм чи конфігурацій контурів та фонового зображення у межах груп і підгруп текстур. Вони відповідають зображенням об'єктів природокористування, що мають різні границі і форми, які значною мірою залежать від морфологічних елементів рельєфу. Так, для низовин і підвищених рівнин заходу України характерні типи: Середньополіський складнохвилястий ячейковий; Стирський однорідно-смугоподібний, Верхньоприп'ятський паралельно-смужковий і лінійний, Малополіський чотирикутниково-масивний, частково-лінійний, Любомльський округлоконтурний типи текстур. Височинам властиві такі типи текстур: Гологірський ламано-лінійний; Бережанський вузько- складноконтурний основний, білувато-плямистий фоновий; Рівненсько- Збаразький чотирикутниковий основний, полігональний фоновий; Тернопільський багатокутниково-масивний; Придністровсько-Опільський чотирикут-никовий окраїнно-округлий; Тлумацький основний, кільцеподібно-фоновий та ін.

У результаті інтерпретації аерознімків заходу України для кожного типу текстур зображення окреслено локальні типи морфолого-господарських комплексів. Вони базуються на існуючих поєднаннях видів (об'єктів) природокористування із морфоло-гічними поверхнями чи формами рельєфу. На низовинах і підвищених рівнинах - це суміщення лісо- чи видів сільськогосподарського природокористування із міжрічковими та долинними поверхнями; на горбогірних височинах - із пагорбами, їх вершинними чи схиловими поверхнями; на горбистих і хвилясто-платових височинах - із привершинними чи придолинно-схиловими поверхнями межиріч та окремими пагорбами (рис.1.)

Виділені різнорангові типи комплексів стали основою для складених картосхем “Регіональні морфолого-господарські комплекси західної частини України (на основі інтерпретації космознімків)” та “Локальні морфолого-господарські комплекси західної частини України (на основі інтерпретації аерознімків)” в масштабі 1:1000000.

У четвертому розділі - Аналіз співвідношень господарських структур і морфології рельєфу досліджуваної території з використанням аерофотознімків - обгрунтовано способи виявлення та характер співвідношень морфологічних і господарських елементів на досліджуваній території. На вибраних ділянках у межах локальних морфолого-господарських комплексів проводиться дешифрування морфологічних особливостей рельєфу. На базі розробленої автором методики морфологічного дешифрування за допомогою дзеркально-лінзового стереоскопу картографуються каркасні лінії рельєфу: бровки вершин, перегини схилів, тилові шви долин, бровки чи межі днищ ярково-балкових форм (Чупило,1999в). Лінії рельєфу та відповідні їм аерознімки із зображенням об'єктів природокористування шляхом сканування заносяться до комп'ютера, де за допомогою спеціально розробленої програми “Adjaster” здійснюється суміщення контурів рельєфу із аерозображенням. При хорошій роздільній здатності знімків (10-12 мм^-1) є можливість досягнути досить великого збільшення вихідних зображень, визначити параметри поверхонь рельєфу та пов'язати їх із параметрами господарських об'єктів. Видрукувані аерозображення із нанесеними морфологічними лініями є новим типом морфолого-господарських картосхем, що представляють господарську і морфологічну структури території у їх поєднанні на фотозображеннях.

На основі виконаних досліджень автором визначено показники відповідності (узгодженості) для морфолого-господарських поєднань. Виділено такі категорії показників: топологічна відповідність (видів природокористування із морфологічними поверхнями), структурна (розміри та кількість об'єктів природокористування із розмірами поверхонь рельєфу), планова (узгодженість за простяганням) та контурна відповідність. Для морфолого-господарських елементів Мізоцького, Гологірського, Бережанського, Луцького і Придністровсько-Опільського комплексів характерні всі показники узгодженості - топологічний, структурний, плановий і контурний. Для Рівненсько-Збаразького, Тернопільського і Львівсько-Перемишлянського комплексів із переважаючими полого-схиловими поверхнями рельєфу властива топологічна та структурна відповідність більшості господарських і морфологічних елементів. Структурна та контурна узгодженість притаманна для морфолого-господарських елементів Любомльського комплексу із широким розвитком мікроулоговинних форм. Структурна та планова відповідність характерна для елементів Верхньоприп'ятського і Стирського комплексів. Структурну відповідність встановлено для елементів Середньополіського, а планову - для Тлумацького і Бистрицького комплексів. У ряді морфолого-господарських комплексів, що зустрічаються на терасах Прип'яті, на півдні Волинського Полісся, околицях Малого Полісся - узгодженість господарських елементів із рельєфом не виявляється. Показники узгодженості лягли в основу розробленої картосхеми “Узгодженість господарських структур із елементами рельєфу заходу України” масштабу 1:1000000. Елементи морфолого-господарських комплексів не є статичними в часі, тому виникає необхідність розглядати їх зміни.

У п'ятому розділі - Динаміка морфолого-господарських комплексів західної частини України (за результатами інтерпретації аерознімків 1950-1990 років) - досліджуються зміни природокористування і динаміка рельєфу та їх взаємообумовленості за даними різночасових аероспостережень. Встановлено, що у долинних і схилово-сільськогосподарських комплексах відбулося як збільшення площ сільськогосподарських угідь в цілому за рахунок осушення заболочених територій (Волинське і Мале Полісся), так і збільшення площ самих полів внаслідок їх об'єднання та розорювання долинних форм (пологосхилові райони Волинської і Подільської височини) (Чупило,1999а). Наслідком змін у сільському господарстві стало повторне заболочування і розвиток еолових форм у районах проведення осушувальних меліорацій; відбулося збільшення площ еродованих угідь; посилення вираженості полігональних мікроформ на полях (Чупило, 1994а, 1994б). У крутосхилово-лісогосподарських комплексах проводилося розширення ділянок лісокористування шляхом заліснення деяких галявин, узлісь, ерозійно-небезпечних схилів і окремих ерозійних форм на території височинних розчленованих районів. Зменшення лісових масивів спостерігалося на ділянках проведення осушувальних меліорацій із подальшим закладанням сільськогосподарських угідь у межах плоских рівнинних територій. Збільшення залісненості призвело до стабілізації ерозійних процесів на ярково-небезпечних схилах, у водозборах долинно-балкових форм, а її зменшення - до розвитку еолових процесів на Поліссі, лінійних розмивів на крутих схилах горбогір'їв. Розширення схилово-селитебних комплексів супроводжувалося розвитком ерозійних розмивів на спадистих поверхнях, зміною обрисів схилів та нівелюванням мікроформ рельєфу на привершинних поверхнях. Зростання впливу техногенних комплексів спричинило розвиток карстових процесів, просадок, розмивів (Новояворівський кар'єрно-видобувний терасований комплекс), процесів заболочування і підтоплення (Червоноградський вуглевидобувний териконно-западинний комплекс), а також призвело до формування нових додатніх і від'ємних форм технорельєфу у цих комплексах із своїм набором геоморфологічних процесів (Чупило,1997,1998б). Утворення нових природно-антропогенних форм, зокрема ярів чи широких ділянок із вимоїнними формами, часто спостерігається по трасах грунтових доріг на схилах горбогір'їв, столово-платових та хвилясто-платових височин.

У шостому розділі - Використання результатів інтерпретації аерокосмознімків для потреб територіального планування природокористування регіону та організації аерокосмомоніторингу - пропонуються рекомендації щодо оптимальної організації природокористування з урахуванням узгодження морфологічних і господарських елементів та обгрунтовується необхідність проведення регіонального аерокосмомоніторингу. Ці рекомендації доцільно враховувати на стадії детального планування певних видів природокористування. На даній стадії для сільськогосподарського землекористування значну увагу слід приділити реорганізації схилово-рільничих комплексів височинних районів заходу України. До основних заходів, які пропонується при цьому запровадити, належать узгодження контурів угідь із структурними лініями рельєфу і зменшення у зв'язку з цим площ полів, створення буферних смуг із багаторічних трав, переведення найбільш ерозійно-уражених чи вторинно-заболочуваних орних земель під високопродуктивні луки. На ділянках приватного землекористування із морфологічними лініями слід узгоджувати дороги та межі між рядами наділів (Чупило,1998а). Для горбогірних крутосхилово-лісогосподарських комплексів доцільно створювати різного роду охоронні території, які дозволили б повною мірою зберегти існуючі відповідності між геолого-геоморфологічними, природно-рослинними та господарськими об'єктами. Аерокосмічна інформація може бути використана також для обгрунтування меж і територіальної структури заповідно-рекреаційних територій регіону, що й було здійснено для ряду природоохоронних об'єктів. Так, на основі різночасової аерокосмічної інформації була проведена оцінка зміни ландшафтів у межах домінуючих морфологічних комплексів Яворівського національного парку з метою виділення його функціональних зон (заповідної, регульованої і стаціонарної рекреації та господарської). Для заповідника “Медобори” морфологічне дешифрування знімків дозволило окреслити основні напрямки його територіального розширення (Кравчук, Зінько, Гнатюк, Чупило, 1995). Аерознімки були також використані для обгрунтування геолого-геоморфологічної цінності масиву Горбки для заповідника “Розточчя” (Зінько, Чупило, 1995). Для селитебних комплексів на основі вивчення морфологічних особливостей пропонується використання аерометодів з метою архітектурно-естетичної організації території, визначення основних векторів перспективної забудови. При плануванні селитебних територій слід здійснювати закладання нових архітектурних комплексів згідно ландшафтних і морфометричних особливостей із розкриттям найбільш гармонійних та естетично-виражених панорам, маскуванням непривабливих пейзажів. Особливе місце при територіальній організації природокористування із використанням аерокосмічних методів належить відновленню техногенно-порушених морфолого-господарських комплексів. Різночасова дистанційна інформація повинна бути задіяна для вибору технологій планування відкосів, нівеляції днищ кар'єрів, рекультивації відвалів і териконів. Важливим є отримання інформації щодо виявлення тенденцій розвитку техноформ, оцінки ефективності рекультиваційних заходів.

Здійснений аналіз змін природокористування і рельєфу дозволяє визначити основні напрями та етапи організації моніторингу за допомогою аерокосмознімків. Аерокосмомоніторинг у рамках інженерно-геоморфологічних досліджень - це спостереження за станом та змінами об'єктів природокористування, елементів рельєфу і супроводжуючих їх геоморфологічних процесів шляхом дешифрування та інтерпретації різномасштабної і різночасової аерокосмічної інформації.

Основними напрямами аерокосмічного моніторингу в рамках інженерно-геоморфологічних досліджень території західної України є контроль та спостереження за: 1) найбільш вираженими природними морфодинамічними процесами: карстовими і зсувними; 2) природно-антропогенними морфодинамічними процесами: за розвитком ерозійних процесів на сільськогосподарських і лісогосподарських землях, за ділянками дефляції, повторного заболочування на меліорованих землях; 3) динамікою антропогенних і природно-антропогенних процесів на територіях, порушених гірничими розробками. Для аерокосмомоніторингу на природно-антропогенних територіях пропонується здійснювати аерознімання чи отримувати великомасштабну космічну інформацію з інтервалом не більше 10 - 15 років. Для моніторингу на антропогенно-порушених територіях знімання повинно повторюватись через кожні 5 -7 років.

Висновки

1. Використання аерокосмічних матеріалів для вирішення інженерно-геоморфологічних проблем рівнинних регіонів дозволяє вивчати взаємозв'язки між природокористуванням і морфологією рельєфу через аналіз морфолого-господарських утворень. У роботі запропоновано методи їх досліджень: морфолого-господарський і морфодинамічно-господарський. Вони передбачають аналіз структури рельєфу, господарського використання та їх динаміки у поєднаннях на космічних та аерознімках. Рекомендуються такі етапи аерокосмічних досліджень морфолого-господарських поєднань: 1) дешифрування структурних і текстурних ознак відображення морфолого-господарських комплексів; 2) картографування каркасних ліній рельєфу та контурів господарських елементів; 3) виявлення структурних і динамічних узгоджень між господарськими і морфологічними системами.

2. Дослідження морфолого-господарських комплексів у межах заходу України (низовина Волинського Полісся і Волино-Подільська височина) з використанням аерокосмічних матеріалів дозволили встановити значні індикаційні можливості текстури зображення для розпізнавання господарських і морфологічних поєднань. В залежності від масштабу знімків виділяються регіональні і локальні типи текстур зображення. На космознімках регіональним типам текстур відповідають поєднання між морфологічними типами рельєфу і видами природокористування. На аерознімках за локальними текстурами інтерпретуються поєднання об'єктів природокористування і форм та елементів рельєфу.

3. Систематизація текстур зображення космознімків регіону включає системи, класи і підкласи текстур. Системи текстур - решітчасто-плямисті, плямисто-решітчасті та однорідні - формують космозображення регіону, а величину і характер елементів текстур описують класи та підкласи текстур. Систематизовані текстури використані для виділення регіональних морфолого-господарських комплексів - поєднань типів чи видів природокористування з певними типами рельєфу.

4. Виділено групи, підгрупи і типи текстур аерозображень території західного регіону України. Типи текстур формуються на основі планових відмін господарських структур і каркасних ліній рельєфу та доповнюються фоновим зображенням (прояви морфодинамічних процесів). Типи текстур аерозображень є індикаторами локальних морфолого-господарських комплексів, які утворюють види чи об'єкти природокористування та характерні поверхні рельєфу, на яких вони розташовані.

5. У межах локальних морфолого-господарських комплексів встановлено форми узгодженості (відповідності) об'єктів природокористування з елементами рельєфу. Запропоновано наступні показники узгодженості: топологічний, структурний, контурний та плановий. Частка елементів природокористування, що мають всі категорії показників відповідності умовам рельєфу, характерна для розчленованих горбогірних, горбистих придолинних і пасмово-долинних морфолого-господарських комплексів. Відповідність по двох показниках виявляється у хвилясто-платових, привершинно-горбистих комплексах, у низовинних із розвитком мікроулоговинних форм і у долинних морфолого-господарських комплексах.

6. Порівняння аерокосмічних знімків за період 50-80-х років дозволило визначити динамічну складову морфолого-господарських комплексів. При аналізі змін природокористування (площ і контурів господарських одиниць, структури землекористування) та їх впливу на розвиток геоморфологічних процесів було встановлено, що важливим фактором активізації процесів у західному регіоні України виступає господарська діяльність людини. Вона спричинює розвиток площинного змиву, активізацію еолових процесів, розширення ділянок із повторним заболочуванням, підтоплення, збільшення проявів карстових процесів та просадок. Одночасно відзначається зворотний вплив морфодинаміки на структурні зміни природокористування регіону.

7. Виявлені в результаті аналізу аерокосмознімків тенденції змін морфолого-господарських комплексів зумовлюють необхідність проведення регіонального аерокосмічного моніторингу. Метою аерокосмомоніторингу є спостереження за динамікою природокористування, за її впливом на розвиток рельєфоутворюючих процесів та зворотним впливом морфодинаміки на господарські структури; створення інформаційної бази для складання прогнозів розвитку морфолого-господарських систем. Морфолого-господарські комплекси пропонуються в якості базових полігонів, на яких здійснюється контроль та стеження за станом природних і господарських систем.

8. В результаті досліджень розроблено ряд рекомендацій щодо поліпшення територіальної організації природокористування заходу України. При плануванні таких галузей природокористування, як сільське, лісове господарство, містобудівництво, заповідна справа та гірничі розробки, запропоновано враховувати показники узгодженості господарських і морфологічних елементів, а також структуру та морфодинаміку морфолого-господарських комплексів.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1. Чупило Г. Вивчення ерозійних процесів сільськогосподарських територій Волино-Поділля на основі дешифрування аерофотознімків// Вісник Львів.ун-ту. “Географічні природоохоронні проблеми західного регіону України”. Серія географічна. Вип.19. - Львів: Світ, 1994 а.- С.146- 150.

2. Чупило Г. Оцінка ерозійної небезпеки земель українсько-польського прикордоння (на основі аерокосмічної інформації)// Вісник Львів.ун-ту “Географія України (регіональні проблеми)”. Серія географічна. Вип.21. Львів:1998 б. - С.15-19.

3. Чупило Г. Дешифрування геоморфологічної зумовленості ерозії грунтів на аерознімках Волино-Поділля// Вісник Львів. ун-ту. Серія географічна. Вип. 25. - Львів: 1999а. - С.176-178.

4. Чупило Г. Рельєф і структура сільськогосподарського використання західного Волино-Поділля за даними дешифрування аерокосмічних знімків // Метод.посібник “Нові методи в аерокосмічному землезнавстві”. - К.:ЦАКДЗ ІГН НАНУ. - 1999 б.- С.231-234.

5. Зінько Ю.В., Чупило Г. Морфотектонічні особливості заповідника “Розточчя”// Наук.вісник: “Природничі дослідження на Розточчі”. Вип.4.- Львів: УкрДЛТУ,1995.- с.26-32.

6. Чупило Г. Природоохоронна оцінка Розточчя на основі аерокосмічної інформації // Збірник наук.-техн. праць природного заповідника “Розточчя”. Вип.1. - Івано-Франкове: ПЗ “Розточчя”, 1999в. - С.30 - 35.

7. Чупило Г. Вивчення структури і динаміки кар'єрних техноформ на основі аерокосмічної інформації // Матеріали міжн. науково-практичн. конф. “Українська геоморфологія: стан і перспективи”. - Львів: “Меркатор”, 1997. - С.230-231.

8. Чупило Г. Картографування техногенного рельєфу Західного Волино-Поділля за аерокосмічними матеріалами// Матеріали наук.-міжнар.практ.конф.”Кризовий та передкризовий стан довкілля як результат техногенного впливу на геологічне середовище та геоморфосферу”. - Львів: т-во “Знання” України, 1998 б. - С.90-91.

9. Чупило Г., Жежерун С.Ю. Аналіз господарського освоєння рельєфу західного регіону України (за матеріалами дистанційних досліджень)// Тези доп. наук.конф. “Проблеми географії України”.- Львів:1994.- С.21-23.

10. Кравчук Я.С., Зінько Ю.В., Гнатюк Р.М., Чупило Г. Перспективи територіального розвитку заповідника “Медобори” (геоморфологічні аспекти)// Тези конф. “Проблеми становлення створених заповідників”. - Гримайлів,1995.- С.31-32.

11. Чупыло Г.Р. Использование аэрофотоснимков для изучения эрозионных процессов Волыно-Подолии // Тез. докл. IХ межвуз. совещ. по пробл. эрозион., русл. и устьев. процессов.- Брянск, 1994 б.- с. 140-141.