Cuprins I. Obiectivele generale ale proiectului II. Obiectivele fazei de execuţie III. Rezumatul fazei. Rezultate obţinute IV. Crearea bazei de date IV.1. Aplicaţii SIG IV.1.1.Scurt istoric IV.1.2. Definiţie IV.1.3. Componentele unui Sistem Informaţional Geografic IV.1.4. Analiza spaţială IV.1.5. Crearea bazelor de date. IV.1.6. Aplicaţii GIS şi statistice în analiza învelişului de sol şi a riscurilor pedologice IV.2. Cartarea depozitelor geologice şi superficiale IV.3. Cartarea şi cartografierea caracteristicilor geomorfologice şi a factorilor de risc geomorfologic IV.3.1. Factori morfometrici IV.3.2. Adâncimea fragmentării reliefului IV.3.3. Înclinarea versanţilor IV.3.4. Procese geomorfologice actuale – factori de risc IV.3.4.1. Eroziunea areolară IV.3.4.2. Eroziunea liniară IV.3.4.3. Deplasările de teren IV.3.4.4. Procese fluviatile de albie IV.4. Rolul proceselor de agradare-degradare în dinamica albiei râului Bârlad şi impactul acestora IV.4.1. Cadrul general al cercetărilor IV.4.2. Observaţii preliminare asupra formei secţiunii transversale şi tendinţele de modificare sub influenţa intervenţiilor antropice IV.4.3. Rezultate IV.5. Cartarea şi cartografierea învelişului de sol şi a proceselor de risc pedologic IV.6. Aprecierea riscului erozional al solului in bazinul Bârladului IV.6.1. Cadrul general al cercetărilor IV.6.2. Clasificarea solurilor funcţie de erodabilitate IV.6.3. Concluzii IV.7. Structura si evoluţia categoriilor de folosinţă pe terenurile agricole in panta (i > 5 %) V. Concluzii VI. Bibliografie selectivă 1
Transcript
Cuprins
I. Obiectivele generale ale proiectului II. Obiectivele fazei de execuţie III. Rezumatul fazei. Rezultate obţinute IV. Crearea bazei de date
IV.1. Aplicaţii SIG IV.1.1.Scurt istoric IV.1.2. Definiţie IV.1.3. Componentele unui Sistem Informaţional Geografic IV.1.4. Analiza spaţială IV.1.5. Crearea bazelor de date.
IV.1.6. Aplicaţii GIS şi statistice în analiza învelişului de sol şi a riscurilor pedologice
IV.2. Cartarea depozitelor geologice şi superficiale IV.3. Cartarea şi cartografierea caracteristicilor geomorfologice şi a factorilor de risc
geomorfologic IV.3.1. Factori morfometrici IV.3.2. Adâncimea fragmentării reliefului IV.3.3. Înclinarea versanţilor IV.3.4. Procese geomorfologice actuale – factori de risc
IV.3.4.1. Eroziunea areolară IV.3.4.2. Eroziunea liniară IV.3.4.3. Deplasările de teren IV.3.4.4. Procese fluviatile de albie
IV.4. Rolul proceselor de agradare-degradare în dinamica albiei râului Bârlad şi impactul acestora
IV.4.1. Cadrul general al cercetărilor IV.4.2. Observaţii preliminare asupra formei secţiunii transversale şi tendinţele
de modificare sub influenţa intervenţiilor antropice IV.4.3. Rezultate
IV.5. Cartarea şi cartografierea învelişului de sol şi a proceselor de risc pedologic IV.6. Aprecierea riscului erozional al solului in bazinul Bârladului
IV.6.1. Cadrul general al cercetărilor IV.6.2. Clasificarea solurilor funcţie de erodabilitate IV.6.3. Concluzii
IV.7. Structura si evoluţia categoriilor de folosinţă pe terenurile agricole in panta (i > 5 %) V. Concluzii VI. Bibliografie selectivă
1
I. Obiectivele generale ale proiectului Propunerea noastră vizează analiza proceselor si a fenomenelor de risc hidro-climatic
si pedo-geomorfologic nu doar pentru realizarea unei diagnoze, ci si a unor prognoze, in vederea elaborării planurilor de prevenire a riscurilor naturale in vederea diminuării pierderilor posibile. Aceasta necesitate se impune, prin pagubele directe sau indirecte, cat si prin costurile necesare realizării planurilor de prevenire a acestor riscuri sau de implementare a acestora (reabilitare ecologica, reconstrucţie, sprijin financiar pentru comunităţile sau persoanele afectate de diferite calamităţi naturale).
Priorităţile asupra cărora se orientează cercetările noastre pot fi structurate si sintetizate pe mai multe direcţii - identificarea hazardelor hidro-climatice şi pedo-geomorfologice cu manifestare in
arealul studiat; - identificarea arealelor cu un grad ridicat de vulnerabilitate (a populaţiei, a habitatului,
a structurilor economice etc.); - analiza structural–funcţională a teritoriului analizat pentru explicarea cauzal-
relaţionala a fenomenelor si a proceselor de risc, prin realizarea unor modele practice, posibil a fi aplicate si la nivelul altor regiuni;
- analiza dinamicii sistemului natural si antropic in vederea realizării unor prognoze si scenarii de evoluţie a fenomenelor si proceselor de risc atât pe termen scurt, cat si pe termen lung;
- evaluarea impactului negativ asupra structurilor social-economice, indiferent de forma acestora, atât sub aspectul consecinţelor imediate (alunecări de teren etc.), cat si a celor cu propagare difuza si cumulativa (secete, recarbonatarea solurilor, eroziunea areolara etc.);
- conştientizarea populaţiei si a factorilor de decizie asupra posibilităţii apariţiei fenomenelor si proceselor de risc hidro-climatic si pedo-geomorfologic, a formelor de manifestare si a consecinţelor, in vederea diminuării vulnerabilităţii comunităţilor umane;
- evaluarea percepţiei populaţiei asupra riscurilor şi hazardelor hidro-climatice si pedo-geomorfologice, in vederea optimizării reacţiilor individuale si de grup, in situaţii de criza la nivel local si regional;
- elaborarea unor soluţii tehnice de gestionare judicioasa a resurselor naturale, de prevenire, diminuare sau înlăturare a efectelor de impact imediat si de durata, generate de manifestările extreme ale diferitelor procese;
- diseminarea rezultatelor cercetării si formarea unor echipe de cercetare care sa vina in sprijinul factorilor de decizie de la nivel local si regional sau central, pentru implementarea planurilor de prevenire a riscurilor naturale, prin impunerea masurilor restrictive sau/si eficientizarea sistemelor de avertizare locala. Obiectivele propuse sunt conforme cu cele ale PC6 şi PC7, în care problemele de
mediu, de riscuri si hazarde naturale, asigurarea calităţii vieţii si dezvoltarea durabila sunt priorităţi la nivel naţional si european.
Obiectivele specifice sunt următoarele: - stabilirea metodologiei de identificare, inventariere şi interpretare a principalelor tipuri
de riscuri hidro-climatice şi pedo-geomorfologice; - vectorizarea hărţilor topografice si geologice in vederea realizării unui SIG; - achiziţionarea imaginilor satelitare, a aerofotogramelor; introducerea in baza de date
SIG; - achiziţionarea si introducerea in baza de date a studiilor pedologice; - achiziţionarea informaţiilor si crearea bazei de date hidrologice si climatice; - identificarea perimetrelor vulnerabile si stabilirea eşantionării pentru realizarea
planurilor de situaţie;
2
- cartarea pe teren a perimetrelor etalon stabilite pentru diferite categorii de riscuri, îndeosebi pedo-geomorfologice si hidrice;
- prelevarea de probe pentru analize chimice si fizico-mecanice de laborator; - realizarea in SIG a hărţilor aferente la nivel de bazin; - determinarea parametrilor fizico-chimici ai solurilor specifici estimării erodabilităţii
acestora; - determinarea parametrilor fizico-chimici necesari aprecierii susceptibilităţii terenurilor la
ravenare sau deplasări in masa; - prelucrarea statistica a datelor si analiza probabilistica; - spaţializarea rezultatelor si analiza integrata in SIG; - implementarea rezultatelor cercetării prin realizarea de workshop-uri pe tema proiectului,
inclusiv in cadrul manifestărilor ştiinţifice tradiţionale organizate anual de către promotor sau de instituţiile partenere;
- realizarea hărţilor generale de hazard, vulnerabilitate si risc; - realizarea unei pagini web pe tema proiectului, ca modalitate de diseminare a rezultatelor
si fluidizarea schimburilor de experienţa (atât scop formativ, cat si informativ); - editarea materialelor de informare si prezentarea lor in diferite medii academice si
extraacademice; - redactarea si publicarea raportului final.
Cercetările de teren vor avea în vedere următoarele aspecte: - cartarea arealelor afectate de procese geomorfologice actuale (eroziune in
suprafaţa, eroziune in adâncime, alunecări de teren, procese de sedimentare), fiind utilizate atât metode convenţionale (măsurători topografice, metoda grilei de picheţi etc.), cat si neconvenţionale (GPS, aerofotogrammetrie, Cs137 etc);
- cartarea arealelor cu risc ridicat de producere a inundaţiilor, realizarea unor profile transversale ale albiilor la scara mare;
- prelevarea unor probe de sol si depozite superficiale in vederea determinării susceptibilităţii terenurilor la producerea diferitelor procese de degradare;
- analize fizico-chimice expediţionare ale apelor de suprafaţa si freatice (fântâni, puţuri);
- evaluarea adâncimii acviferului freatic si a fluctuaţiilor acestuia in corelaţie cu măsurătorile existente, inclusiv pentru determinarea adâncimii critice si subcritice a acestuia;
- realizarea unor profile pedologice reprezentative care sa pună in evidenta succesiunea si proprietăţile unor orizonturi semnificative in aprecierea riscului salinizării, alcalinizării sau stagnogleizarii solurilor;
- completarea bazei de date cu reflex in determinarea vulnerabilităţii umane (detalii ce nu pot fi extrase de pe hărţile topografice sau imaginile satelitare datorita dimensiunii sau datei la care au apărut (construcţii recente).
Activităţile de laborator vor urmări: - efectuarea de analize fizico-chimice ale probelor prelevate din teren pentru
determinarea parametrilor necesari: granulometrie, conţinut de materie organica, conţinut de carbonaţi, pH, minerale argiloase, limite de plasticitate etc.;
- realizarea hărţii depozitelor superficiale, atât generale, cat si tematice, pe baza proprietăţilor analitice anterior menţionate, care au impact asupra proceselor erozionale;
- realizarea modelului numeric ale terenului (MNT) pe baza hărţilor topografice, in scara 1:50000, pentru întreg bazinul si in scara 1:25000 pentru areale reprezentative. O asemenea abordare va permite obţinerea variabilelor morfometrice necesare (hipsometrie, declivitate, energie de relief, fragmentare, expoziţie), pentru estimarea relaţiilor funcţionale care au impact asupra proceselor de risc;
- aplicarea "metodei cubului matricial" si suprapunerea stratelor tematice in vederea evaluării susceptibilităţii terenurilor la alunecare si realizarea hărţii privind susceptibilitatea terenurilor la alunecare;
3
- realizarea hărţilor privind susceptibilitatea terenurilor la procese de eroziune in suprafaţa si in adâncime;
- realizarea hărţii proceselor geomorfologice actuale in areale reprezentative, cu un grad ridicat de vulnerabilitate;
- prelucrarea statistica (analiza probabilistica, analiza multivariata factoriala) a datelor climatice si hidrologice si integrarea lor in baza de date SIG, pentru stabilirea intervalului de recurenta a fenomenelor hidrologice extreme, reprezentarea statistica si cartografica a datelor;
- realizarea hărţii solurilor, cu evidenţierea proceselor de salinizare, alcalinizare, stagnogleizare sau gleizare, inclusiv cu suprapunerea hărţii izofreatelor si a depozitelor superficiale;
- simularea proceselor si a fenomenelor hidro-climatice si pedo-geomorfologice prin utilizarea SML-urilor (Spatial Manipulation Language) in cadrul SIG si analiza impactului structural-funcţional al acestora;
- estimarea vulnerabilităţii structurilor antropice pe baza unor parametri bine precizaţi (extraşi de pe hărţi, aerofotograme sau obţinuţi din teren: densitatea populaţiei, structura acesteia, densitatea clădirilor si poziţia acestora, materialele de construcţie si vârsta clădirilor, detalii privind infrastructura etc).
În această abordare si prin manipularea datelor in sistem informatizat (SIG) se pot obţine o serie de avantaje însemnate, si anume: baze de date spaţiale omogene, integrate, care oferă posibilitatea interconectării cu alte baze de date si aplicaţii geomatice similare, permanenta completare si actualizare a acestora.
II. Obiectivele fazei de execuţie În conformitate cu Formularul B al Contractului de cercetare 756/11.09.2006, pentru
raportarea intermediară prevăzută pentru luna iunie 2007, nici una din activităţi nu se finalizează la data raportării menţionate, toate fiind in curs de derulare. În consecinţă, raportul include activităţile realizate până în momentul de faţă, pe următoarele direcţii:
Activitatea III. 4. Cartarea unor perimetre eşantion afectate de procese geomorfologice de versant (eroziune areolară, ravenare, alunecări de teren) şi realizarea unor scheme de teren pentru amenajarea acestora în bazinul mijlociu şi inferior al Bârladului (Colinele Tutovei şi Dealurile Fălciului); prelevare probe. Cartările de teren sunt în derulare, fiind realizate în cea mai mare parte pentru Colinele Tutovei, urmând ca pentru Dealurile Fălciului (partea aferentă bazinului Bârladului). Schemele de amenajare antierozională, care vor fi incluse, conform planificării, în raportarea următoare, sunt prevăzute a se realiza după finalizarea cartărilor de teren.
Activitatea III. 5. Realizarea unor profile reprezentative de sol în vederea identificării perimetrelor cu probleme speciale de degradare a învelişului de sol (salinizare, alcalinizare, gleizare) în bazinul mijlociu şi inferior al Bârladului (Colinele Tutovei şi Dealurile Fălciului); prelevare probe. Profilele de sol au fost realizate, urmând a se realiza analiza de laborator a probelor.
Activitatea III. 6. Cartarea perimetrelor cu risc ridicat de inundaţie din lungul albiei Bârladului şi a afluenţilor. Cartările au fost începute, activităţile fiind în curs de derulare, conform Formularului A. 3. 2.
Activitatea IV.1. Completarea bazei materiale şi realizarea analizelor fizico-mecanice şi chimice ale probelor prelevate din teren. Baza materială a fost completată prin achiziţii de instrumentar de laborator, aerofotograme, ortofotoplanuri, planuri topografice şi date hidro-climatice, atât prin mijlocirea partenerilor – conform contractului - cât şi prin licitaţie publică.
III. Rezumatul fazei. Rezultate obţinute
4
În conformitate cu Formularul B al Contractului de cercetare 756/11.09.2006, pentru
raportarea intermediară prevăzută pentru luna iunie 2007, nici una din activităţi nu se finalizează la data raportării menţionate, toate fiind in curs de derulare. În consecinţă, raportul include activităţile realizate până în momentul de faţă, direcţiile următoare.
Într-o primă etapă, s-a procedat la cartarea unor perimetre eşantion afectate de procese geomorfologice de versant (eroziune areolară, ravenare, alunecări de teren) şi realizarea unor scheme de teren pentru amenajarea acestora; realizarea unor profile reprezentative de sol şi prelevare de probe. Astfel s-a avut în vedere identificarea zonelor cu un grad mare de susceptibilitate pentru alunecări de teren şi inundaţii, răspândirea proceselor geomorfologice şi hidrologice de risc, cu scopul de a realiza o evaluare a vulnerabilităţii bunurilor imobile şi a obiectivelor economice, urmărindu-se dacă aceste se află sau nu într-o zonă de risc. Realizarea profilelor de sol au avut în vedere în vederea identificarea perimetrelor cu probleme speciale de degradare a învelişului de sol. Probele prelevate (peste 200) au fost trimise la ICPA Bucureşti pentru efectuarea analizelor. În acelaşi timp, s-a procedat la cartarea perimetrelor cu risc ridicat de inundaţie din lungul albiei Bârladului şi a afluenţilor, sau la cartarea şi cartografierea depozitelor superficiale, cele care suferă impactul celor mai multe procese şi fenomene de risc.
Într-o altă direcţie a cercetării, s-a lucrat la completarea bazei materiale şi realizarea analizelor fizico-mecanice şi chimice ale probelor prelevate din teren. Baza materială a fost completată prin achiziţii de instrumentar de laborator, aerofotograme, ortofotoplanuri, planuri topografice şi date hidro-climatice. Pe baza precedentelor observaţii din teren şi compararea acestora cu imaginile satelitare şi hărţile topografice avute la dispoziţie am realizat diferite strate informaţionale în format digital. Prin combinarea acestor strate informaţionale, a vulnerabilităţii şi a proceselor naturale de risc au fost obţinute pentru areale eşantion hărţi ale zonelor de risc la anumite fenomene. Baza de date realizată până în momentul de faţă este structurată în două părţi, o parte cuprinde informaţiile spaţiale de tipul hărţilor iar cea de a doua parte cuprinde informaţii tabelare ce urmează a fi ataşate acelor date spaţiale.
Pe baza acestei baze de date GIS s-au obţinut diferite hărţi şi s-au validat anumite metode de analiză a riscurilor naturale, deocamdată la nivel de eşantioane. Metodele care vor prezenta cele mai bune rezultate vor fi aplicate în etapa următoare la nivelul întregului bazin. Astfel, aceste hărţi includ harta hipsometrică, harta pantelor, harta expoziţiei versanţilor, harta umbririi terenului, adâncimea fragmentării reliefului şi a densităţii fragmentării, a densităţii bazinelor hidrografice, a direcţiei şi concentrării scurgerii. Studiului hazardelor naturale a necesitat realizarea acestor strate vectoriale, care permit apoi suprapunerea şi analiza multi-strat a informaţiilor. Pentru a studia riscul erozional au fost întocmite atât strate vectoriale ale hărţii solurilor cât şi ale fenomenelor geomorfologice actuale, de tipul distribuţiei în cadrul bazinului Bârladului a deplasărilor în masă, ravenelor, sau a zonelor afectate de eroziune în suprafaţă.
Harta solurilor are ataşate tabele care conţin caracteristicile fizice, chimice, morfologice, tipurile de sol, tipul de cultura, care permit evaluarea proprietăţilor acestora cu referire la comportamentul faţă de riscurile pedologice. Analiza statistică a proprietăţilor învelişului de sol s-a bazat pe aceste date tabelare. Au fost utilizate valorile medii ale proprietăţilor, ponderate în funcţie de grosimea orizonturilor pedogenetice în care apar. În cazul macroelementelor nutritive (azot total, fosfor şi potasiu mobil) s-au utilizat mediile pe primii 25cm ai solului, având în vedere că determinările au vizat doar orizontul prelucrat de suprafaţă (Ap). După ce s-au realizat diferite strate cu arealele afectate de hazarde naturale s-a continuat crearea unei baze de date a bunurilor imobile ce pot fi expuse riscurilor
5
naturale. Funcţie de scara de lucru folosită în reprezentarea hazardelor s-au creat strate cu aşezările omeneşti la scara 1 :50000, pentru a avea o imagine de ansamblu asupra distribuţiei zonelor expuse riscurilor naturale, iar pentru anumite zone test s-au creat strate vectoriale cu fiecare imobil în parte, acest lucru fiind posibil prin utilizarea aerofotogramelor. Un alt aspect al analizelor a fost interpretarea statistică a datelor existente în momentul de faţă, în special cu referire la învelişul de sol şi procesele geomorfologice, dar şi a celor climatice şi hidrologice. Prin aceste analize s-au estimat diferite probabilităţi de apariţie a fenomenelor de risc, sau parametri de genul intensităţii, duratei şi ciclicităţii unor fenomene geomorfologice (ravenare, rate de eroziune, sedimentare).
Legat de riscurile hidrologice, în etapa de cercetare curentă ne-am concentrat pe realizarea măsurătorilor în teren şi crearea bazei de date care va permite corelarea observaţiilor şi extragerea concluziilor pertinente asupra comportării albiei râului Bârlad. Baza de date obţinută de noi şi care, în continuare, va fi îmbogăţită are în vedere un râu lung de 247 km, secţionat de 30 de profile transversale dispuse la o distanţă de 5–8 km unul de altul şi este formată din variabile morfometrice, sedimentologice şi care necesită o corelaţie cu rezultatele obţinute de ceilalţi parteneri. Acesta este un obiectiv fundamental pentru încheierea etapei de cercetare pentru anul 2007 al proiectului. Pe lângă acest program de măsurători, avem în vedere detalierea observării comportării albiei canalizate a râului Bârlad pe o lungime de 12 km în zona Vaslui şi un alt sector de detaliere din dreptul oraşului Bârlad unde se identifică o serie de paleomeandre. O altă direcţie de cercetare a fost constituită de aprecierea riscului la eroziune, exprimat prin vulnerabilitatea solurilor la eroziune. Pentru determinarea indirectă a erodabilităţii solurilor au fost folosite datele analitice existente pentru un număr de 45 de profile de sol.
În realizarea acestei teme de cercetare s-a constituit un sistem metodologic operaţional, în vederea stabilirii unei viziuni unitare asupra spaţiului geografic preconizat, prin cristalizarea unor concepte, principii şi metode adecvate scopului propus. În această idee, pentru stabilirea elementelor de risc, solul este privit ca un component deosebit de sensibil şi important factor de control, care condiţionează inclusiv mobilitatea depozitelor superficiale sau prelucrarea acestora în procesele pedogenetice caracteristice regiunii de studiu.
IV. Crearea bazei de date IV.1. Aplicaţiile GIS
IV.1.1.Scurt istoric Între anii 1960-70 au apărut noi tendinţe în modul de evaluare, clasificare şi
planificare a resurselor naturale realizându-se că numeroasele aspecte ale suprafeţei terestre nu funcţionează independent şi pentru ca în aceea perioadă nu existau metodologii adecvate de prelucrare a imensului material faptic acumulat, oamenii au încercat să le evalueze în mod integrat şi multidisciplinar. Reprezentarea suprafeţei Pământului pe bazează pe unităţi naturale ce pot fi recunoscute, descrise şi cartografiate pe baza interacţiunilor şi atributelor luate în studiu (Hill)
În cadrul acestor unităţi naturale există combinaţii unice şi interdependente ale componentelor de mediu (forme de relief, geologie , soluri, vegetaţie, hidrologie). Această metodă se adresează problematicii reducerii cantităţilor mari de date spaţiale în limite de omogenitate şi reprezentarea acestora pe harţi arealo-grafice. Reprezentarea în manieră integrată are unele defecte moştenite şi de aceea se foloseşte din ce în ce mai puţin de multe ori aşa-zisele reprezentări omogene, fiind extrem de generalizate, nu permiteau extragerea de informaţii specifice sau particulare în legătură cu suprafaţa Pământului. De asemeni, divizarea în unităţi spaţiale depinde foarte mult de subiectivitatea specialistului şi rezoluţia noilor hărţi obţinute şi de scara harţilor topografice folosite ca suport. Presiunea crescânda asupra
6
terenurilor a determinat colectarea de date din ce în ce mai variate şi mai exacte. Concomitent cu creşterea volumului de date si apariţia de noi modele de abordare în analizele spaţiale, a condus la căutarea de metode simplificate şi reproductibile care să combine datele din surse diverse şi cu diferite nivele de rezoluţie.
Specialiştii în amenajarea teritoriului din S.U.A. au realizat că datele incluse in studiile monodisciplinare pot fi combinate şi integrate foarte uşor prin suprapunerea de strate transparente reliefându-se foarte bine contactul dintre areale. Dezvoltarea acestor tehnologii a făcut ca, în începând cu 1960, cartografii să accepte şi să utilizeze computerele însă nu la modul general menţinându-se însă în continuare unele curente de opinie contrare. Pentru cartografia tradiţională, noile tehnologii computerizate nu au determinat schimbări fundamentale până in 1977 când Rhind a demonstrat numeroasele avantaje care decurg din folosirea Cartografiei Computerizate.
Avantajele Cartografiei Computerizate după Rhind • Întocmirea mai rapidă şi mai ieftină a hărţilor; • Crearea de hărţi pentru utilizatori din diferite domenii de interes; • Posibilitatea producerii de hărţi în situaţii de criză când personalul specializat
nu este disponibil; • Permite experimentul cu diferite reprezentări grafice ale aceloraşi date; • Facilitează întocmirea şi actualizarea încă din formă digitală; • Facilitează analiza datelor ce vizează interacţiunea dintre analiza statistică şi
întocmirea hărţilor; • Minimizează folosirea hărţilor tipărite prin datele stocate şi în consecinţă să
minimizeze efectele clasificării şi generalizării asupra calităţii datelor; • Crearea hărţilor dificil de întocmit manual(ex. Reprezentări tridimensionale şi
stereoscopice); • Crearea hărţilor în care procedurile de selecţionare şi generalizare sunt
definite explicit şi executate în mod constant; • Automatizarea permite revizuirea întregului proces de cartografiere ceea ce
duce la economii şi îmbunătăţiri. Spre finalul anilor 70 s-au făcut investiţii masive în acest domeniu în special în America de Nord, deşi nu la acelaşi nivel au apărut totuşi schimbări importante în Europa şi Australia unde începând cu Suedia, Norvegia , Danemarca, Franţa, Olanda, Marea Britanie şi R.F.G. Aceste noi tehnologii au pătruns progresiv pe piaţă. S-au dezvoltat sute de programe şi sisteme destinate diferitelor aplicaţii cartografice în special în cadrul instituţiilor guvernamentale şi universităţi.
Introducerea cartografiei digitale nu a determinat imediat reducerea costurilor pe măsura aşteptărilor deoarece introducerea noilor tehnici costă foarte mult iar produsele nu erau încă perfecţionate unii clienţi fiind nevoiţi să angajeze programatori pentru a adapta programul la nevoile personale.
În următoarea perioadă Sistemele Informaţionale au cunoscut un tendinţă ascendentă datorită unei conjuncturi de factori dintre care amintim:
• scăderea preţului componentelor hardware şi creşterea performanţelor acestora: • apariţia unor interfeţe grafice mai prietenoase; • apariţia unor pachete software compatibile cu calculatoarele personale; • schimbarea mentalităţii referitoare la utilitatea S.I.G. datorită unor publicaţii de
referinţă în domeniul managementului acestor sisteme(Huxhold si Levinsohn) • apariţia Internetului ceea ce a dus la creşterea comunicării dintre client şi
firma, cât şi la posibilitatea schimbului de informaţii foarte scumpe; • apariţia posibilităţilor de schimb de date realizate în formate diferite utilizând
programe diferite; • creşterea calităţii imaginilor satelitare atât din punct de vedere al rezoluţiei
spaţiale cât şi al apariţiei imaginilor multispectrale şi hiperspectrale pe de o parte şi
7
îmbunătăţirea eficienţei algoritmilor de prelucrare a imaginilor pe de altă parte au dus la creşterea ponderii teledetecţiei ca sursă pentru S.I.G.
• stabilirea unui număr minimal de funcţii pentru fiecare produs software şi creşterea flexibilităţiii acestora a permis utilizarea acestora şi de persoane nespecializate etc. IV.1.2. Definiţie
De-a lungul timpului s-au înregistrat mai multe încercări de a defini cât mai corect şi mai cuprinzător Sistemele Informaţionale Geografice. Acest adevărat mozaic de datorează pe de o parte faptului că S.I.G reprezintă un domeniu inderdisciplinar apărut la contactul dintre Geografie, Cartografie, Geodezie, Statistică, Teledetecţie, Informatică şi Matematică (ceea ce a condus la accentuarea importanţei uneia dintre ştiinţe în defavoarea alteia, în funcţie de domeniul de competenţă a celui care a emis definiţia), iar pe de altă parte datorită faptului că, iniţial evoluţia S.I.G. a avut loc în paralel în cadrul unor centre de cercetare care nu comunicau între ele.
Dintre acestea noi vom prezenta câteva definiţii în cele ce urmează: • „Sistem proiectat pentru colectarea, păstrarea, manipularea, prelucrarea şi reprezentarea datelor şi atributelor geografice”, (MacDonalt, Crain, 1985); • „Sistem format din oameni, echipamente şi proceduri, care să permită colectarea, sistematizarea, intrarea şi prelucrarea datelor în scopul obţinerii de informaţii adecvate pentru dezvoltări ulterioare în analiza geografică şi diverse aplicaţii practice”, (Konecny, Rais,1985); • „Sistem care cuprinde baze de date, echipamente, pachete de programe specializate şi facilităţi pentru gestiunea bazelor de date, pentru manipularea datelor, vizualizarea lor sub formă de hărţi şi tabele având ca scop final luarea deciziilor legate de diferite variante privind unele activităţi economice”, (Lillesand,Liefer,1987); • „Sistem capabil să realizeze colectarea, sistematizarea, păstrarea, prelucrarea, evaluarea, expunerea şi difuzarea de date prin intermediul cărora se pot obţine informaţii şi cunoştinţe spaţiale despre desfăşurarea în timp a unui fenomen”, (Tikunov,1989); • „Sistem informatic special deoarece informaţiile sunt obţinute prin interpretarea unor simboluri cartografice care reprezintă entităţi, obiecte şi forme”, (Benyon 1990); • „Un S.I.G. este un ansamblu de persoane, echipamente, programe, metode şi norme având ca scop culegerea, validarea, stocarea, analiza şi vizualizarea datelor geografice”, (Săvulescu 1996); • „Un sistem informaţional capabil, ca plecându-se de la datele provenite din diverse surse, să le asambleze şi organizeze, să le analizeze şi să le combine, să elaboreze şi să prezinte informaţii localizate geografic, contribuind astfel în mod esenţial la gestiunea teritoriului”, Societatea Franceza de Fotogrammetrie si Teledetecţie. În 1998 Burough şi McDonnel împart definiţiile în trei categorii: Definiţii bazate instrumente: • „S.I.G- ul este un puternic set de instrumente pentru culegerea, stocarea, interogarea, transformarea şi redarea datelor spaţiale prelevate lumii reale”, Burrough(1986); • „Un sistem pentru capturarea, stocarea, verificarea, manipularea, analiza şi redarea de date care sunt spaţial referenţiate la Terra”. Departament of Environment(1987); • „O tehnologie informatică care reţine, analizează şi redă atât datele spaţiale cât şi datele ne-spaţiale”, (Parker 1988); Definiţii care pun accent pe baza de date: • „Un sistem de baze de date în care marea majoritate a datelor sunt marcate spaţial, şi asupra cărora acţionează o serie de procedurii pentru a răspunde diferitelor interogări despre entităţile spaţiale în baza de date”, (Smith et al.1987); • „Orice set de proceduri realizate cu ajutorul computerului sau manual ce sunt folosite pentru stocarea şi manipularea datelor referenţiate geografic”,
8
(Aronnnoff 1989); Definiţii bazate pe organizare: • „Un set automatizat de funcţii care oferă profesioniştilor avansate capacităţi de stocare, extragere, manipulare şi redare a datelor localizate geografic”, (Ozemoy,Smith, and Sicherman 1981); • „Entitate instituţionalizată care reflectă o structură organizaţională ce integrează tehnologia cu baza de date, expertiza şi suportul financiar”, ( Carter 1989 ); • „Sistem de suport decizional implicat în integrarea datelor referenţiate spaţial într-un mediu în care se soluţioneaza problemele”, (Cowen 1998);
Definiţia care ni se pare cea mai completă şi faţă de care ne manifestăm acordul este cea oferită de ( Enviromental Systems Research Institute - SUA ). „Un ansamblu organizat de echipamente de calcul( hardware ), programe (software), date geografice şi personal destinat să asigure eficient achiziţia, stocarea, validarea, manipularea, analiza şi prezentarea sub diferite forme a informatiilor georeferenţiate IV.1.3. Componentele unui Sistem Informaţional Geografic
Un Sistem Informaţional Geografic este alcătuit din:
I.3.1 Componenta hardware care reprezintă suportul material ce stă la baza realizării, funcţionării şi gestionării unui S.I.G. Acestea se subîmpart la rândul lor în componente: a. pentru achiziţionarea datelor: Planşetă de digitizare, Scanner, Tastatură; b. pentru stocare, validarea, manipularea, analiza Hard disck, Procesor etc.; c. pentru restituire şi prezentare Imprimantă, Monitor etc I.3.2. Componenta sofware este uneori identificată de către utilizatori în mod eronat cu un SIG doar pentru a face o distincţie între soft-uri care are si cel care nu are caracteristicile necesare. Astfel, orice software S.I.G. trebuie să conţină următoarele componente adaptate datelor georeferenţiate(după I. Haidu şi C.Haidu): d. Sistem de intrare, editare, transformare, verificare şi validare a datelor; e. Sistem de gestiune a bazei de date; f. Sistem de procesare şi analiză a imaginilor; g. Sistem de cartografiere computerizată; h. Sistem de analiză statistică şi spaţială; i. Sistem de afişare şi redare. I.3.3. Personalul specializat. Funcţionarea optimă a unui laborator în domeniu necesită prezenţa unor specialişti din geografie cantitativă, geodezie, teledetecţie, informatică, şi specialişti din domeniul căruia îi este destinat rezultatul final: urbanism, agricultură, resurse naturale, Utilităţi, Căi de comunicaţii etc. I.3.4. Datele .Achiziţionarea datelor reprezintă cea mai costisitoare componentă a unui S.I.G fiind o mare consumatoare de timp şi de resurse ajungându-se să se cheltuiască 50 – 80 % din bugetul implementării proiectului.
Datele cu care operează un S.I.G. Un Sistem Informaţional Geografic operează cu două tipuri de date: I.4.1 Date spaţiale care se referă la poziţia pe glob şi caracteristicile grafice a
entităţilor geografice (formă, poziţie) şi apar sub forma de hărţi digitale I.4.2 Date nespaţiale se referă la atributele entităţilor grafice şi sunt înregistrate sub
formă tabelară Datele spaţiale Există mai multe metode de reprezentare a datelor spaţiale : Structura Raster reprezintă o imagine numerică stocată sub forma unei matrice de
valori. Aceasta se bazează pe descompunerea hărţii într-o reţea de celule fundamentale egale ca dimensiuni, cu forme regulate( de obicei pătrate mai rar hexagonale)cunoscute sub denumirea de pixeli. Fiecare pixel este caracterizat prin date ce indică poziţia matematică (nr.
9
coloană şi nr. linie ) şi o valoare numerică, ce indică valoarea altitudinală, de pantă, reflectanţă etc .corespunzătoare suprafeţei de teren pe care o reprezintă.
Fig. 1. Reprezentarea unui raster binar
Rezoluţia spaţială reprezintă dimensiunea celor mai mici detalii ce pot fi detectate sau
reprezentate în plan. Aceasta depinde de dimensiunea pixelilor, astfel micşorarea dimensiunii pixelilor duce la creşterea rezoluţie.
Reprezentarea şi stocarea informaţiei în format raster prezintă o serie de Avantaje :
• Structura simplă a datelor; • Facilitatea procesării datelor prin utilizarea diferitelor calcule matematice aplicate unui singur sau mai multor strate tip raster; • Analiză spaţială facilă • Sunt reprezentări specifice similare imaginilor satelitare şi celor obţinute prin scanare. Dezavantajele utilizării formatului raster sunt: • Rezoluţia fixă, care nu poate fi îmbunătăţită. Astfel, în suprapunerea mai multor rastere cu rezoluţii diferite trebuie acceptată, ca rezoluţie finală, cea mai grosieră dintre cele iniţiale; • Volum mare de date. Reprezentările de mare rezoluţie necesită echipamente performante, ca posibilităţi de stocare a datelor şi viteză de procesare a informaţiei; • La orice rezoluţie are loc o anumită pierdere de informaţie; • Talia grilei raster depinde de elementul investigat; • Abordarea „obiect” (entitate spaţială) nu este posibilă
Structura Quadtree reprezintă un raster mai sofisticat în care celulele au aceeaşi formă dar dimensiuni diferite. ”Quadrantul reprezintă o structură de codificare ierarhică alcătuită din blocuri pătratice ierarhizate în funcţie de nivelul ( pragul ) de similaritate/disimilaritate”( I. Haidu, C. Haidu 1998 ).
O structură quadtree se obţine prin divizarea rectangulară repetată a zonei pe care se lucrează. Dacă în această zonă este prezentă caracteristica urmărită , aria de studiu se împarte în patru zone egale ca mărime (sferturi) numite quadranţi.
Fiecare quadrant este analizat şi dacă, în această nouă configuraţie, se regăseşte caracteristica urmărită, quadrandul respectiv se va diviza din nou în patru părţi egale. Fiecare quadrant se divide pană când în cuprinsul acestuia, caracteristica urmărită, se dovedeşte a fi omogenă din punct de vedere spaţial.
Dacă un grup de patru celule învecinate se dovedesc a fi similare din punct de vedere al caracteristicilor reprezentate, atunci se memorează coordonatele unei singure celule. Fiecare iteraţie a acestui procedeu de subdivizare este referită ca nivel. Nivelul 0 este echivalentul întregii zone de studiu, nivelul 1 înseamnă 4 celule, nivelul 2 poate însemna maxim16 celule, nivelul 3 poate însemna un maxim de 64 de celule s.a.m.d.
10
Creşterea nivelului determină creşterea rezoluţiei din cauză că aceeaşi suprafaţă va fi reprezentată printr-un număr mai mare de celule.
Fig.2. Exemplu de structură Quadtree
Fig.3. Structura ierarhică a Quadtree-ului din fig.I.2(A.Ursu)
Structura vector are ca principală caracteristică definirea entităţilor spaţiale prin
coordonate reale acestea fiind continue şi nu discrete ca în cazul rasterului oferind o mai mare precizie.
Această structură se bazează pe schematizarea lumii reale, şi reprezentarea ei prin intermediul unor elemente specifice, respectiv: o Punctul este o unitate elementară fără dimensiuni şi suprafaţă diferenţiindu-se astfel de pixelul din structura raster. În cadrul sistemului informatic punctul este înregistrat într-un tabel ce conţine informaţii referitoare la numărul său de ordine şi coordonatele în sistemul de referinţă ales. Este utilizat în reprezentarea spaţiale a fenomene punctuale (distribuţia punctelor pluviometrice,hidrologice etc) sau a acelor entităţi geografice ce nu pot fi reprezentate din cauza dimensiunilor prea mici raportate la scara hărţii: o Linia reprezintă elementul cu o singură dimensiune (lungimea) şi poate fi alcatuită dintr-un singur sau mai multe segmente. Stocarea elementelor liniare presupune înregistrarea coordonatelor capetelor de segmente. Sunt folosite în reprezentarea şi analiza reţelelor hidrografice, de căi de comunicaţie, de utilităţi;
11
o Poligonul este un element cu două dimensiuni. În cazul acestuia, începutul şi sfârşitul liniei coincid iar spaţiul delimitat în interior de aceasta reprezintă aria elementului. Sunt folosite pentru hărţile pedologice, geologice, arealo-grafice. O altă caracteristică a datelor geografice implementate în S.I.G. cu scopul simplificării analizelor şi creşterii performanţei rezultatelor, se referă la relaţiile spaţiale dintre entităţile geografice. Ansamblu acestor relaţii de adiacenţă, conectivitate, incluziune dintre elementele ce compun un strat în format vectorial = topologie. Există mai multe modele topologice: 1. Topologie poligonală care se caracterizează printr-o serie de legi foarte stricte: o Nu pot exista 2 noduri care să aibă aceleaşi coordonate; o Liniile încep şi se termină cu noduri în capete; o Liniile nu pot intersecta alte linii şi nici pe ele însele(la intersecţia dintre 2 linii apare un nou nod ce va despărţi linia în doua linii noi); o Arealele închise reprezintă poligoane; o Un punct poate să aparţină unui singur poligon; o Exemplu utilitate Cadastru, Soluri ,Vegetaţie etc. 2. Topologie planară o Nu conţine informaţii referitoare la poligoane o Liniile nu pot intersecta alte linii şi nici pe ele însele; o Liniile încep şi se termină cu noduri în capete; o Exemplu utilitate: reţeaua hidrografică, reţeaua de utilităţi etc 3. Topologie de tip reţea o Nu au informaţii referitoare la poligoane; o Pot exista 2 sau mai multe noduri cu aceleaşi coordonate geografice dar cu valori z diferite; o Liniile se pot intersecta cu alte linii şi cu ele însele; o Exemplu Utilitate. Reţele de drumuri cu pasaje aeriene şi subterane Mai există si modele vectoriale fără topologie (spaghetti) care nu au restricţii si nu pot fi folosite în geografie datorită unor dezavantaje pe care le prezintă: două poligoane se suprapun şi nu pot avea aceeaşi limită, liniile se pot dubla etc. Avantaje ale sistemului vectorial: o Reprezentare grafică precisă; o Abordarea „obiect” (entitate spaţială) realizabilă; o Topologie complet descrisă; o Volum redus de date, prin stocarea „discretă” a perechilor de coordonate. o Posibilitatea de extragere, aducere la zi şi generare grafice şi atribute. Dezavantajele se referă, în principal la: o Complexitatea structurii datelor; o Analiza spaţială mai laborioasă; o Durată mare de analiză spaţială; o Tehnologie de înaltă precizie grafică şi scumpă. Datorită faptului că aceste structuri sunt complementare se recomandă utilizarea combinată a tuturor în funcţie de particularităţile fiecărei operaţiuni. Pentru aceasta este necesară transformarea stratelor raster în strate vectoriale şi a stratelor vectoriale în strate raster, aceste operaţiuni fiind cunoscute sub denumirea de conversii.
Conversia raster – vector (vectorizarea) În cadrul acesteia pot fi distinse două situaţii: conversia stratelor raster cu reprezentări continui şi a celor cu reprezentări discrete. Rasterele discontinui în care variabila poate avea doar anumite valori în limitele unor intervale sunt mai simplu de convertit în format vectorial. Există două metode de conversie : o Auto-trace se trasează o linie ce va lega centrii pixelilor (care simbolizează o linie în format raster); o Auto-boundaries trasează o linie in jurul pixelilor cu aceaşi valoare (pixeli ce reprezintă un poligon)
12
Rasterele continui unde variabila poate avea orice valoare în limitele unui anumit interval) pot fi transformate în reprezentări vectoriale de izolinii prin Conturing specificarea unei valori de start în trasarea izoliniilor, a unui pas (interval) de trasare şi a unei valori de oprire. Dacă valorile specificate nu există în stratul raster, calculatorul poate aplica diferite procedee de interpolare. Matricea raster fiind rectangulară, liniile rezultate prin conversia în format vectorial vor fi frânte.
Fig.4. Conversia Raster-Vector,Vector-Raster
Conversia vector – raster (rasterizarea) presupune, în principiu, suprapunerea unei grile raster peste reprezentarea vectorială şi codificarea pixelilor în funcţie de prezenţa sau absenţa elementelor spaţiale . Se folosesc în mod cel mai frecvent doi algoritmi de rasterizare: o Metoda punctului central este folosită pentru rasterizarea liniilor. Astfel, celulele care au punctele centrale mai aproape de linie vor fi codificate ca linie în format raster, iar celelalte ca fundal. o Metoda unităţii teritoriale dominante se foloseşte pentru rasterizarea poligoanelor .Astfel celulele care vor fi suprapuse peste un poligon într-o proporţie de peste 50% vor fi codificate drept poligoane, iar celelalte vor fi codificate fundal.
Ambele metode au o serie de dezavantaje care pot fi îndepartate cel mai uşor prin îndesirea reţelei de pixeli. Datele atribut Pentru stocarea informaţiei de tip atribut şi legarea acesteia de informaţia spaţială vectorială, este necesară proiectarea unei baze de date speciale. Bazele de date sunt structuri de fişiere organizate într-o colecţie ce permite o mai bună gestiune a datelor. Pentru exploatarea bazei de date, aplicaţiile SIG pot extrage datele necesare prin intermediul unui Sistem de Gestiune a Bazelor de Date (SGBD), reprezentate prin sisteme software, care pun la dispoziţie unelte pentru crearea, accesul şi întreţinerea bazelor de date. Principalele funcţii ale unui SGBD sunt:
- Crearea, modificarea şi ştergerea structurilor de date; - Actualizarea informaţiei; - Interogarea bazei de date, generare de rapoarte şi grafice; - Menţinerea integrităţii şi securităţii datelor (acces controlat la informaţii,
verificarea consistenţei datelor); - Conectarea la aplicaţiile externe prin limbajul SQL (Structured Query Language)
sau alte limbaje de programare. După particularităţile structurale, bazele de date pot fi: Ierarhice; de tip reţea;
relaţionale; orientate pe obiecte.
Bazele de date ierarhice prezintă o structură arborescentă, care porneşte de la o entitate de bază („părinte”) şi se ramifică progresiv în mai multe entităţi subordonate („copii”), aşezate pe diferite nivele ierarhice (figura 5). Fiecare „copil” nu poate avea decât un singur „părinte”, ceea ce se traduce prin faptul că interogarea unui anumit fişier, situat pe un nivel ierarhic inferior, presupune parcurgerea tuturor nivelelor intermediare, începând cu cel
13
al „părintelui”, neexistând o conexiune directă cu acesta. Pe de altă parte, examinarea fişierului prin intermediul altui „părinte” este imposibilă, cu excepţia cazului în care fişierul a fost duplicat.
A B
A1 A2 B1
A11 A12 A21 A22
B2
B11 B12 B21 B22
Fig.5. Structura bazelor de date ierarhice( C.Patriche)
Însă neajunsul principal al acestei structuri de date, motiv pentru care ele nu pot fi utilizate în cadrul SIG, este imposibilitatea interogării bazei de date după un criteriu nou, neinclus de la bun început în arhitectura acesteia. Bazele de date de tip reţea au apărut ca răspuns la necesitatea de a elimina duplicarea fişierelor din bazele de date ierarhice, atunci când se doreşte accesarea acestuia de la nivelul altui „părinte”. În acest scop, au fost realizaţi aşa-numiţii pointers (adrese de memorie), care oferă posibilitatea accesării oricărei înregistrări, din orice punct al structurii de date (figura 6).
Această structură este mai puţin rigidă decât cea a bazelor de date ierarhice, însă utilizarea extensivă a sistemului de pointers crează o adevărată „pânză de păianjen” în baza de date, deoarece toate legăturile trebuie declarate explicit .
Fig.6. Structura bazelor de date de tip reţea( C.Patriche)
azele de date relaţionale sunt cele mai utilizate în cadrul SIG. Datele sunt stocate în
le
A B
A1 AB
A11 A12 AB1 AB2
B2
B21 B22
Bcadrul unor tabele, care prezintă o serie de coloane comune (chei de identificare), specificându-se astfel relaţiile dintre înregistrări. Fiecare tabel stochează, de regulă, informaţii de aceeaşi natură. Prezenţa coloanelor comune introduce o anumită redundanţă de informaţie, fără de care însă nu ar fi posibilă legarea tabelelor. Această structură relaţională este utilizată în baza de date privind utilizarea terenului (Land Use Database), iniţiată de FAO (1996). Avantaje ale acestora:
sării, ştergerii, actualizării informaţiei, prin funcţiile puse la pozi
a datelor, în structuri de fişiere specializate etc .
• Facilitatea extinderii, accedis ţie de Sistemele de Gestionare a Bazelor de Date Relaţionale (SGBDR), care beneficiază de un fundament teoretic solid; • Partiţionarea logică şi comprehensivăDezavantaje: • Disiparea informaţiilor interconectate semantic, suma informaţiilor ce caracterizează
te (OO), deoarece acestea permit manipularea unor obiecte şi structuri de date complexe, modelând mai fidel
unicitatea unui obiect sau entităţi sunt distribuite la o gamă de mici tabele. Abordarea bazelor de date orientate obiect este de mare actualita
14
realitatea . În cazul acestora se tratează simultan atât componenta grafică cît şi cea atribut a datelor geografice, astfel încât un obiect al lumii reale va fi reprezentat în baza de date de un singur ansamblu informaţional. Abordarea orientată pe obiecte necesită definirea clară a entităţilor geografice, printr-un ansamblu de atribute şi caracteristici comportamentale, care să precizeze dimensiunile
de altă parte,
Analiza spaţială se poate defini ca o disciplină geomatică de studiu şi prelucrare nformaţiilor spaţiale, reprezentate cartografic şi informatic prin date
si entită
emente îndepăr ionării în spaţiu s timp
are componentele specifice ale seriei de tipm( în primul rând tendinţa şi sezonalitatea) î
eraţ a rândul lor de două feluri:
Operaţii de spaţializare a informaţiei constau în extinderea informaţiilor, sporadice, după an ezultatul spaţializării îl constitu
a cărora se pot stima tele în care nu există informaţie, pe baza valorilor
arţială. Acestă operaţie trebuie repetată i
estea sunt răspândite uniform. Riscul de eroare în acest caz provine de la distribu
i geografic poate fi exprimată în mod complet, doar prin utilizarea mai multor funcţii.
spaţiale, grafice, temporale şi textuale/numerice ale acestora (Worboys, 1994 ). Există însă şi dificultăţi, precum cea a identificării obiectelor pe suprafeţe caracterizate prin continuitate, unde limitele dintre acestea sunt adesea subiectiv trasate. Peexperienţa teoretică şi practică în abordarea orientată pe obiecte este mult mai redusă, în comparaţie cu cea referitoare la bazele de date relaţionale. IV.1.4. Analiza spaţială
cantitativă şi calitativă a iţi georeferenţiate şi geocodificate, în scopul descifrării distribuţiei acestora în spaţiu şi
al identificării de noii informaţii pentru diverse utilităţi practice.(I.Haidu şi C. Haidu). Sunt două legi generale ce stau la baza analizei spaţiale şi a seriilor de timp: • Două elemente v date învecinate se corelează mai bine decât două eltate şi asupra gradului de corelaţie intervine efectul decalajului sau poziţau ; • Fenomenele şi obiectele lumii reale care variază în timp variază de regulă şi în
spaţiu, prin urmşi pune amprenta asupra variabilităţii în spaţiu a fenomenului sau obiectului,
aici incluzându-se ca şi in cazul precedent efectul de decalaj. Analiza spaţiale are mai multe componente: 1. Operaţii spaţiale singulare; 2. Analize spaţiale singulare; 3. Analiza spaţială multiplă.
Op iile spaţiale singulare sunt l
umite reguli şi metode, la întreg spaţiu al arealului de studiu. Rie obţinerea de informaţii în orice punct al arealului studiat. Prin spaţializare, întregul
teritoriu, se va acoperi în mod uniform cu date şi informaţii, rezultând astfel, o suprafaţă de informaţii continue. Sunt două metode de a deduce un surplus de informaţie: Metode de interpolare spaţială Prin interpolare spaţială se înţelege un ansamblu de metode pe baze valorile unei variabile în punccunoscute din alte puncte, situate în cadrul aceleiaşi suprafeţe de studiu . Metodele de interpolare pot fi grupate în trei mari categorii, în funcţie de extinderea spaţială a valorilor pe baza cărora se realizează interpolarea:
• Interpolarea spaţială globală utilizează o funcţie pentru submulţime de observaţii din vecinătatea punctului respectiv, rezultând o suprafaţă p
ş la celelalte submulţimi până când va acoperi întreg spaţiu al layerului.După aceea, suprafeţele parţiale obţinute vor fi concatenate pentru a aproxima continuitatea spaţiului pe întreg layerul.
• Interpolarea spaţială globală, utilizează tot o singură funcţie dar pentru toate datele, dacă ac
ţia punctelor şi de la faptul că funcţia folosită s-ar putea să nu fie reprezentativă pentru întreaga zonă.
• Interpolarea spaţială diferenţiată se foloseşte atunci când variabilitatea obiectului sau fenomenulu
15
Tipuri de funcţii utilizate în interpolare: • Interpolarea polinomială; • Interpolare prin metoda TIN(Triangulated Iregular Network);
A ega tă o metodă de reducere a autocorelaţiei spaţiale. Ea acţionea asu ite cu date regrupate. Astfel se pierde o parte din unctuală dar se recâştigă informaţia reală.
ie regulată şi de latură impară ( 3x3, 5x5, 7x7 etc)
a căpăta valoarea medie a ferestrei de intrare.
edia, Median
a datelor accentuând
telor, expoziţia versanţilor, umbrirea;
ţia de pe un naliză funcţie de tipul datelor
tilizate:
aliza ariilor de influenţă;
agregare punctuală; are circulară;
iare:
este o operaţie mai complexă, datorită necesităţii de a determina ua topologie rezultată prin combinarea mai multor strate vectoriale, precum şi modificărilor
ce surv tip atribut. Acesta apelează fie la „algebra cartografică” (I.Haid
ă operaţia de reunire a stratelor. Noul strat vectorial va conţine suma e
ce dintr-u tr
• Metoda Kriging; • Metoda B-splines; • Metoda mediei mobile ponderate. Agregarea spaţială gr rea spaţială reprezin
ză pra datelor iniţiale care vor fi înlocu informaţia iniţială p
Operaţii de filtrare a informaţiei În principiu, un filtru reprezintă aplicarea unui algoritm de transformare a datelor pe un spaţiu limitat, numit fereastra filtrului.
În spaţiul ferestrei, care trebuie sa fse efectuează o anumită operaţie. În orice fereastră a rasterului sau a imaginii rezultate, există o celulă centrală ( în sens geometric) care v
În continuare fereastra se translează succesiv până la completarea liniei, apoi se trece la linia următoare, şi aşa mai departe. Sunt mai multe categorii de filtre: • Filtre statistice care calculează în cadrul ferestrei : Maxima, Minima, M
a, Moda, Amplitudinea, Varianţa; • Filtre de convoluţie diversifică posibilităţile de interpretare unele valori specifice (utilizând funcţii Laplace sau Gauss); • Filtre de suprafaţă calcularea pan• Filtre de diversitate: entropia, diversitatea, delimitare.
Analize spaţiale singulare sunt acele analize care operează cu informasingur strat tematic. Sunt şi în acest caz mai multe tipuri de au
Analiza spaţială a informaţiilor punctuale : o Analiza de densitate; o Ano Analiza spaţială de probabilitate; o Analiza statistică prin o Analiza spatială prin eşantion
Analiza spaţială a informaţiilor lino Analiza de vecinatate (buffer zone); o Analiza de reţea.
Analiza spaţială multiplă Overlay vectorial
onin la nivelul bazei de date deu, C. Haidu) în cadrul acesteia se pot efectua operaţii artimetrice, operaţii
trigonometrice, transformări logaritmice etc.(+, -, *, /, etc.); fie la algebra Booleană ce utilizează următorii operatori:
- AND (ŞI) realizează operaţia de intersecţie a straturilor, care sunt cel mai frecvent de tip poligon. Unul dintre cele două strate reprezintă şablonul de decupare a celuilalt strat;
- OR (SAU) realizeazlementelor geometrice din stratele iniţiale; - NOT (NEGAŢIE) are efectul unei „scăderi”, fiind eliminate elementele geometrin s at care sunt conţinute şi în interiorul entităţilor din cel de-al doilea strat;
16
- XOR (SAU EXCLUSIV) este un operator complex, rezultat din combinarea celorlalţi operatori logici.
ogici utilizaţi în combinarea stratelor vectoriale (A.Ursu)
A B A AND B = A ∩ B A OR B = A U B
A NOT B = A – B B NOT A = B - A A XOR B = (A U B) – (A B)
Overlay matricial Acesta este posibil atunci când rasterele au aceeaşi rezoluţie şi dimensiune, iar atunci
atematice (adunare, înmulţire etc.), stratele raster trebuie să fie repreze
t, o pseudo–integrare, un overlay virtual (grafic), deoarece nu au loc odific ectorial trebuie suprapus peste cel raster,
deo
.1.5. Crearea bazelor de date. Proiectul îşi propune reunirea şi completarea datelor existente până în prezent
rări unui studiu unitar, în sensul cunoaşterii compo
o ierarhizare a zonelo
eren, metode deductive, inductive, istorice) cu metodo
strate vectoriale, raster şi CAD, care să reliefeze marea majoritate a însuşirilor fizico-geografice a acestuia, de
Fig. 7. Operatori l
∩
când se aplică operaţii mntări ale aceleiaşi variabile (ex: adunarea temperaturilor cu precipitaţii nu are sens, cu
excepţia cazului în care aceste variabile sunt integrate într-un indice specific).Acesta constă în operaţii simple algebrice sau logice, în cazul în care se folosesc funcţii mai elaborate care ponderează uneori importanţa unor strate, utilizează strate intermediare atunci vorbim de analiza multicriterială. Overlay vector raster
Aceasta este, în fapm ări la nivelul bazelor de date. Stratul v
arece, în caz contrar, stratul raster va acoperi reprezentarea vectorială, care nu va fi vizibilă. IV
despre zona studiată, cu scopul elabonentelor naturale şi stabilirii interacţiunile ce au loc între acestea. Este avută în vedere simularea efectelor directe şi indirecte ce apar ca urmare a
manifestării fenomenelor naturale catastrofice, cu scopul de a obţine r de risc şi a zonelor vulnerabile, utilă pentru luarea deciziilor juste în cadrul
problematicii amenajării teritoriului. Un aspect inovator pe care l-am introdus îl constituie utilizarea combinată a
metodologiei clasice (deplasări în tlogia specifică teledetecţiei satelitare şi aeriene, Sistemelor Informaţionale
Geografice, a GPS-ului (poziţionare globală prin satelit), etc. Etapa de faţă avea drept obiectiv crearea pentru întreg bazinul hidrografic al
Bârladului a unei baze de date cartografice, sub forma unor
17
care s
stituit-o documentarea din bibliografia de specialitate xistentă şi selectarea acelor informaţii care vor fi folosite în cercetare, apoi colectarea
ează a fi introduse în sistem: hărţi topografice (1:25000), hărţi
ficarea zonelor cu un grad mare de susceptibilitate pentru alunecări de teren in
o evaluare a vulnerabilităţii
idrografică, reţea de transport, alunecări de teren, etc).
M
todologia utilizata in studiul riscurilor hidrologice in e valea
utovei, sat dezvoltat iniţial pe malul stâng al râului, pe versant, dar care s-a extins in
a fie ataşată o serie de tabele de atribute ce conţin trăsăturile nespaţiale a elementele reprezentate pe hărţi. ETAPELE PARCURSE: 1.) O primă activitate a coneunor date primare ce urmgeologice, hărţi ale solului, planuri cadastrale aerofotograme, imagini satelitare, date climatice şi hidrologice, date referitoare la starea mediului, date privind reţeaua de utilităţi şi cea a cailor de comunicaţii etc. 2.) Până în prezent au fost realizate câteva campanii de teren prin care s-a completat baza de date existente. Aceste observaţii au fost axate pe următoarele obiecte de interes: - cartarea schimbărilor produse la nivelul suprafeţelor forestiere, utilizării terenului şi a legăturii acestora cu procesele geomorfologice actuale; - identişi undaţii, prin care s-a iniţiat crearea unui strat tematic cu răspândirea proceselor geomorfologice şi hidrologice de risc, cu scopul de a realiza bunurilor imobile şi a obiectivelor economice, urmărindu-se dacă aceste se află sau nu într-o zonă de risc, 3) Pe baza precedentelor observaţii din teren şi compararea acestora cu imaginile satelitare şi hărţile topografice avute la dispoziţie am realizat câteva strate informaţionale în format digital (reţea h
4) Prin combinarea acestor strate informaţionale, a vulnerabilităţii şi a proceselor naturale de risc au fost obţinute pentru areale eşantion hărţi ale zonelor de risc la anumite fenomene (exemplul viiturilor).
etodologia studierii riscului la inundaţii - Studiu de caz localitatea Puieşti Pentru a exemplifica mebazinul Bârladului am ales o zona test aflata in jurul localităţii Puieşti de pTspecial in perioada postbelica in lungul drumului judeţean, de pe malul stâng al râului, in zona inundabila (fig.1).
Fig. 8 - Secţiune din harta topografică 1:25000 pentru arealul satului Puieşti
18
Fig. 9 – Secţiune aerofotogramă din arealul satului Pu şti
Au fost folosite in analiza si aerofotogramele ce permit o analiza de detaliu facilitata
ie
de rezoluţia mai mare a acestora. In plus, prin data mai recenta de preluare a acestora (2006) ele pun in evidente si evoluţia actuala a intravilanului localităţii Puieşti. Pentru analiza riscului hidrologic a fost realizat modelul numeric al terenului pe baza hartilor topografice 1:25000 precum si o serie de strate vectoriale reprezentând elemente ale cadrului natural implicate in crearea riscului specific(reţeaua hidrografica, drumurile si intravilanul localităţii)-fig 3.
Fig.10 - Modelul numeric al terenului si stratele vectoriale utilizate in analiza
riscului hidrologic
19
Pentru detalierea analizei cantitative au fost extrase pe baza aerofotogramelor bunurile imobile din interiorul localităţii si a fost trasata trama drumurilor comunale. Prin rezoluţia aerofotogramelor acestea permit trasarea caselor si a anexelor din interiorul fiecărei gospodarii din vatra satului. Acestea reprezintă deopotrivă bunurile imobile susceptibile a fi afectate la inundaţii (fig.4).
Fig.11 - Bunurile imobile susceptibile la inundaţii pe arealul satului Puieşti
Ţinând cont de caracteristicile climatice ale Colinelor Tutovei in ceea ce priveşte
t a fi
rea zonelor inundabile a fost posibila prin simularea unor viituri pe baza
cantităţile maxime de precipitaţii in 24h (aceste depăşesc la staţiile meteorologice din regiune 100 l/mp), coroborat cu gradul redus de împădurire a bazinului râului Tutova in amonte de Puieşti, putem aprecia ca undele de viitura pot sa ajungă in condiţii excepţionale la 3-4 m pe valea acestui râu. In acest sens am realizat o serie de simulări cu scopul evidenţierii zonelor inundabile, fie in cazul unor astfel de unde de viitura, fie in cazul unor unde mai mici care, datorita particularităţilor morfologice ale acestei vai in anumite secţiuni, pot sa conducă la blocarea acesteia (ramblee transversale pe firul apei, poduri). Bararea spontana a râului in anumite secţiuni in timpul viiturilor pot conduce la crearea unor ,,lacuri” ce inunda prin unda de remu sectoarele din amonte (fig. 5). Pornind de principiul HAZARD+VULNERABILITATE= RISC s-a consideranecesara crearea unor strate care sa evidenţieze hazardul hidrologic si vulnerabilitatea pentru ca ulterior prin suprapunere sa se obţină harta zonelor expuse riscului inundaţiilor. Evidenţiemodelului numeric al terenului ce a fost realizat la scara 1:25 000 urmărind metodologia descrisă mai sus.
20
Fig.12 – Alegerea secţiunii ce prezintă condiţii pentru crearea spontana a unui baraj in
timpul viiturii
Fig.13 – Fereastra de lucru a programului TNT Mips pentru simularea apariţiei
barajului
21
Fig. 14 - Incintele inundate in cazul formarii spontane a unor baraje cu diferite înălţimi
Fig. 15 – Simularea riscului la inundaţii in cazul undei de viitura sau apariţiei de baraje
de pana la 4 m înălţime
22
0
50
100
150
200
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Sectorul PuiestiDrumuri inundate la diferite inaltimi ale barajului
0
2000
4000
6000
8000
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
nivelul apei (m)
met
ri d
rum
Fig. 16 - Suprafeţele inundate la diferite înălţimi ale barajului
Fig 17.Sectorul Puieşti. Drumuri inundate la diferite înălţimi ale barajului
0 50 100 150 200 250 300 350
Numarul de case
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
Niv
elul
ape
i (m
)
nr.total de case afectate nr de case afectate partial
Fig.18.Numarul de case si anexe gospodăreşti inundate la diferite înălţimi ale barajului
În urma simulării formarii acestui baraj s-au evidenţiat o serie de zone expuse riscului inundaţiilor, acestea situându-se in special pe teritoriul „ cartierului nou” al Puiestilor . In graficele de mai sus sunt prezentate suprafeţele de teren inundate la diferite niveluri ale barajului, observându-se ca suprafaţa creste mai mult in prima parte a graficului, pana la umplerea totala a luncii, iar apoi creşterea suprafeţei inundate se produce cu un ritm mai redus.
Acest lucru se reflectă si asupra ritmului e creştere a numărului de bunuri afectate de aceste fenomene, astfel încât, numărul de case inundate se dublează in prima parte a graficului iar apoi ritmul încetineşte.
În concluzie considerăm ca aceste metode se dovedesc a fi utile in studiul riscurilor natural, iar completarea metodologiei este necesara pentru a finaliza studiul.
Baza de date realizată până în momentul de faţă este structurată în două părţi, o parte cuprinde informaţiile spaţiale de tipul hărţilor iar cea de a doua parte cuprinde informaţii tabelare ce urmează a fi ataşate acelor date spaţiale.
În funcţie de metodele specifice SIG, vom prezenta fazele de lucru funcţie de formatul fişierelor rezultate, astfel: În format raster s-au obţinut: modelul numeric al terenului, harta adâncimii fragmentării reliefului, harta densităţii fragmentării reliefului, harta pantelor, harta
23
orientării versanţilor, harta iluminării versanţilor, harta izoconcentratiilor diferiţilor agenţi poluanţi, hărţi arealografice etc Modelul numeric al terenului a fost realizat pe baza hărţilor topografice 1:25000 în modul următor: - au fost scanate hărţile topografice la o rezoluţie de 600 dpi, apoi acestea au fost importate în sofware-ul GIS utilizat (TNT Mips 6.9), după care au fost georeferenţiate în sistemul de coordonate Gauss-Kruger-27 având ca elipsoid de referinţa elipsoidul Krasovski 1938-1940. - fişierele astfel rezultate au fost mozaicate (fig 1) în mod automat pe baza punctelor de georeferenţiere pentru a avea o bază topografică reunită într-un singur fişier în final;
Fig. 19 - Mozaicarea hărţilor topografice 1:25000 cu ajutorul programului TNT
Mips în vederea realizării modelului numeric al terenului - pornind de la această bază informaţională a fost realizat un strat vectorial al curbelor de nivel care are punctele de georeferenţiere transferate în mod implicit de pe suportul topografic digital. Digitizarea curbelor de nivel a fost realizată utilizând atât metoda ON SCREEN, cât şi metoda semiautomată.
Metoda semiautomată a constat în mai multe etape: a. Scanarea hărţilor topografice la o rezoluţie mare (600 dpi) datorită necesităţii reprezentării cât mai fidel a curbelor de nivel.
b. Prelucrarea grafică a acestora. Acolo unde hărţile topografice erau cât mai omogene cromatic a fost posibilă o prelucrare grafică a imaginilor care a presupus înlocuirea culorilor verde (pădure), albastru (râuri) cu alb, obţinându-se în acest fel o simplificare a imaginii respectiv o reducere a numărului de culori conţinute. Menţionăm imposibilitatea eliminării aşezărilor şi reţelelor de căi de comunicaţii, datorită apropierii culorii acestora de cea a curbelor de nivel. De asemenea caroiajul şi toponimele nu au putut fi eliminate datorită faptului că nuanţele de gri din care se compun se regăsesc şi în cadrul curbelor de nivel şi eliminarea acestora ar conduce la reprezentarea întreruptă a curbelor de nivel. c. Binarizarea constă în selectarea din totalul nuanţelor existente a acelor nuanţe ce au valoarea 1 şi a celor care au valoarea 0. d. Conversia Raster – Vector utilizând algoritmul Autotrace (fig. 2) presupune trasarea unor vectori care unesc centrii pixelilor vecini dar care au valoarea 1.
e. Filtrarea vectorului rezultat, eliminarea poligoanelor insulare, a segmentelor de linie prea mici, înmulţirea numărului de vertecşi; f. Corectură manuală (fig. 3) a presupus o validare a vectorului obţinut prin metoda Autotrace pe baza evaluării ON SCREEN a diferentelor existente intre vectorul obţinut semiautomat şi hărţile topografice.
25
Fig. 21 – Validarea vectorului(indigo) obţinut prin metoda semiautomata(negru)
Într-o fază ulterioară au fost atribuite valori altitudinale corespunzătoare fiecărei curbe de nivel, rezultând în acest fel un strat vectorial tridimensional.
Fig. 22 - Atribuirea valorilor altitudinala fiecarei curba de nivel pe baza hartilor topogrqafice
Următoarea etapă a constat în realizarea propriu-zisă a modelului numeric al terenului prin operaţiunea Surface modelling, ce a fost aplicata vectorului ce conţine curbele de nivel 3D. Am folosit metoda de interpolare a curburii minime, deoarece considerăm că, dintre toate metodele pe care le putem aplica (linear, kriging etc.), aceasta se potriveşte cel mai bine în reprezentarea terenului. Dimensiunea unui pixel în fişierul raster (DEM) astfel rezultat a fost de 10/10, deoarece o dimensiune mai mică nu este relevantă, având în vedere scara de intrare a informaţiei (1:25000) şi echidistanţa dintre curbele de nivel de 10m.
26
Fig. 23 - Modelul numeric al terenului pentru bazinul hidrografic al Bârladului
Modelul numeric astfel rezultat reprezintă baza pentru o serie întreagă de strate tematice, după cum urmează: harta pantelor, harta expoziţiei versanţilor, harta adâncimii fragmentării reliefului, harta bazinelor hidrografice, harta direcţiei scurgerii, harta umbririi etc Harta hipsometrica s-a obţinut pornind de la modelul numeric al terenului prin clasificarea valorilor altitudinii în mai multe clase altitudinale alese de operator. Această operaţie a fost efectuată prin rularea unui subprogram (spatial manipulation language). În acelaşi timp cu clasificarea, s-a realizat şi trecerea de la 32 floating points la 8 bits
27
unsigned. Ultima fază în realizarea acestei hărţi a reprezentat-o crearea unui fişier de tip Color map. Harta pantelor, harta expoziţiei versanţilor şi harta umbrii au fost realizate în mod automat de către soft, pentru finalizare fiind necesare aceleaşi etape de clasificare şi atribuirea culorilor. Harta adâncimii fragmentarii reliefului a fost realizată astfel: - rularea unui SML pentru a calcula altitudinea minimă într-o căsuţă culisantă cu suprafaţa de 1 km, rezultând un fişier de tip raster, care reprezintă altitudinea minimă întâlnită, sub forma unei reţele de pătrate cu s= 1km ; - rularea unui SML pentru calcularea altitudini maxime, în mod similar cu cele menţionate mai sus; - derularea unui SML prin care s-au scăzut valorile din rasterul altitudinii maxime valorile de pe cel al altitudinilor minime, obţinându-se în acest fel un strat ce reprezintă adâncimea fragmentarii terenului prin metoda pătratelor; Pentru a obţine o reprezentare în izolinii, mult mai sugestivă, s-au parcurs următoarele etape: - reducerea pătratelor la un singur pixel central de dimensiune minimă (prin derularea unui SML); - conversia acestora în poligoane de contur; - transferarea valorilor de pe stratul raster pe stratul vectorial abia obţinut; - interpolarea prin metoda mediei ponderate, în urma căreia a rezultat fişierul raster final; - clasificarea şi atribuire culorilor, ca ultimă etapă; Harta densităţii reţelei hidrografice s-a obţinut pe baza stratului vectorial al reţelei hidrografice, prin parcurgerea următoarelor etape: iniţial a avut loc conversia stratului vectorial într-unul de tip raster binar. Apoi, prin derularea unui SML, s-a calculat lungimea râurilor în interiorul unei căsuţe culisante cu dimensiunea de 1km/1km, rezultând un strat care reprezintă densitatea reţelei hidrografice prin metoda pătratelor. Trecerea la izolinii şi finalizarea hărţii s-a executat în mod similar cu celelalte hărţi. Harta bazinelor hidrografice, harta direcţiei scurgerii, harta concentrării scurgerii au fost generate automat după introducerea unor parametri minimali ce au ca bază modelul numeric al terenului. S-a introdus metoda bazinelor în cadrul SIG ca metodă de lucru în caracterizarea morfometrică a regiunii, realizându-se în acest sens harta adâncimii fragmentării, altitudinea şi panta medie a bazinelor de ordinul I. În acest sens s-a folosit vectorul bazinelor hidrografice, care a fost convertit într-un raster care conţine mulţimi de pixeli cu aceeaşi valoare, respectiv numărul de ordine a poligoanelor bazinelor. S-a calculat adâncimea fragmentării pe modelul numeric în cadrul mulţimilor corespondente cu cele de pe rasterul Bazine. Ulterior s-a întocmit Harta energiei reliefului, care a fost obţinută pe baza hărţii pantelor, cât şi a adâncimi fragmentarii în mod procentual faţă de valoarea maximă existentă în bazin, rezultând două strate raster ce au fost reunite prin însumare. În format Vector sunt deja obţinute: harta geologică, harta geomorfologică, harta reţelei hidrografice, harta vegetaţiei, harta solurilor. Stratele vectoriale au fost realizate fie prin digitizare on-screen de pe fondul topografic, aerofotograme, imagini satelitare, fie în mod automat, folosind ca sursă de informaţii modelul numeric al terenului Aceste strate au deja în mare parte ataşate o serie de tabele de atribute, care caracterizează parametri ce nu pot fi sau nu necesită a fi cartografiaţi.
28
Fig. 24. Reţeaua hidrografică
Studiului hazardelor hidrologice a necesitat realizarea unor strate vectoriale care să reprezinte reţeaua de râuri, bazinele hidrografice sau punctele hidrometrice. Pentru a studia riscul erozional au fost întocmite atât strate vectoriale ale hărţii solurilor cât şi ale fenomenelor geomorfologice actuale, de tipul distribuţiei în cadrul bazinului Bârladului a deplasărilor în masă, ravenelor, sau a zonelor afectate de eroziune în suprafaţă. Harta solurilor are ataşate tabele care conţin caracteristicile fizice, chimice, morfologice, tipurile de sol , tipul de cultura etc .
Fig. 25. Exemplu de hartă a solurilor
29
Fig. 26. Distribuţia spaţiala a alunecărilor de teren în cadrul bazinului Bârladului:
După ce s-au realizat diferite strate cu arealele afectate de hazarde naturale s-a continuat crearea unei baze de date a bunurilor imobile ce pot fi expuse riscurilor naturale. Funcţie de scara de lucru folosită în reprezentarea hazardelor s-au creat strate cu aşezările omeneşti la scara 1 :50000, pentru a avea o imagine de ansamblu asupra distribuţiei zonelor expuse riscurilor naturale, iar pentru anumite zone test s-au creat strate vectoriale cu fiecare imobil în parte, acest lucru fiind posibil prin utilizarea aerofotogramelor.
30
Fig. 27. Aşezările omeneşti în aria bazinului Bârladului
31
IV.1.6. Aplicaţii GIS şi statistice în analiza învelişului de sol şi a riscurilor pedologice
În analiza învelişului de soluri şi a riscurilor legate de acestea, s-a optat pentru
denumirea unităţilor taxonomice de soluri conform Sistemul Român de Taxonomie a Solurilor (SRTS, 2000), pe care îl considerăm mai coerent şi mai complet, în raport cu Sistemul Român de Clasificare a Solurilor (1980) şi mai adecvat, datorită alinierii la terminologia consacrată pe plan internaţional prin intermediul clasificărilor elaborate de WRB (World Reference Base for Soil Resources).
Distribuţia şi caracteristicile spaţiale ale învelişului de sol a fost analizată pe baza hărţii solurilor elaborată de ICPA (1986), la scara 1:200.000, care a fost, într-o primă etapă, scanată, georeferenţiată şi vectorizată, folosind programul TNTmips. După obţinerea reprezentării vectoriale a învelişului de sol, s-a trecut la identificarea şi corectarea erorilor introduse în procesul digitizării, respectiv la eliminarea poligoanelor false, parazite, rezultate din nesuprapunerea perfectă a limitelor dintre poligoanele reale. Pentru a rotunji limitele arealelor de soluri, care pe alocuri apăreau frânte, s-a procedat la filtrarea stratului vectorial, folosind funcţiile spline pătratice.
Hărţile generale dar şi cele tematice, indispensabile de altfel unui studiu, au fost elaborate în cea mai mare parte cu ajutorul programului Tnt-Mips 6.9. Astfel, la nivelul întregului areal sau al zonelor eşantionate s-au întocmit o serie de hărţi care vizează caracteristicile generale ale substratului geologic, ale reliefului (harta hipsometrică, harta pantelor, harta orientării versanţilor, diverse profile longitudinale şi transversale, etc.), ale condiţiile climatice (grafice), caracteristicilor reţelei de scurgere (hartă a reţelei hidrografice) dar şi harţi care redau repartiţia actuală a principalelor tipuri de vegetaţie. Suportul a fost constiuit din Modelul numeric al terenului (MNT) realizat după hărţile topografice la scara 1:25.000, etc.
Fig. 28. Trasarea poligoanelor de sol şi baza de date alfanumerică automată
32
Pentru multe areale s-au utilizat în acelaşi timp şi hărţi de soluri la scara 1:10000, cu
un nivel mult superior de detaliere. Pentru a se ajunge la un rezultat real, poligoanele de sol preluate de pe hărţi produse de oficiile judeţene de pedologie au fost validate prin efectuare de profile, în special în cazurile în care s-au bănuit a exista erori. Astfel, se prezintă mai jos două eşantioane de hartă, care prezintă acelaşi areal din bazinul Bârladului, cu taxonomia solurilor înainte şi după validarea în teren (diferenţele fiind notabile). În multe cazuri, validarea limitelor dintre poligoanele de sol s-a efectuat şi prin analiza ortofotoplanurilor, mai ales pentru verificarea limitelor TEO-urilor (teritoriilor ecologice omogene).
Fig. 29. Eşantioane de hartă de sol înainte şi după validarea taxonomiei unităţilor
În cadrul următoarei etape, a fost realizată o bază de date alfanumerică, cuprinzând
diferite caracteristici necesare analizei spaţiale a învelişului de sol: denumirea unităţilor de sol, suprafeţele şi perimetrele arealelor, erozivitatea, favorabilitatea pentru diferite culturi etc. Aceste date au fost prelucrate atât în cadrul TNTmips, cât şi în Excel şi Statistica for Windows 4.5.
În limitele regiunii de studiu, au fost identificate deocamdata peste 100 de unităţi taxonomice de soluri, denumite conform Sistemului Român de Taxonomie a Solurilor (2003). Se constată predominarea cernisolurilor, care deţin jumătate din suprafaţa regiunii, urmate de luvisoluri şi aluviosoluri.
Fig. 30. Baza de date numerice ale proprietăţilor solurilor
33
Fig. 31. Aplicaţii statistice pe baza bazelor de date legate de proprietăţi ale solurilor
Pentru caracterizarea proprietăţilor diferitelor unităţi taxonomice de soluri, s-au
utilizat fişe de profile reprezentative de sol, realizate de către ICPA (Bucureşti) şi OJSPA Iaşi, pe baza probelor de sol recoltate din teren de echipa de lucru. Analizele de sol au fost efectuate de către ICPA Bucureşti, în calitate de colaborator.
Tabelul 1. Proprietăţi fizico-chimice ale unui profil de cernoziom proxicalcaric
Ap Am A/C Cca1 Cca2 Media* Adâncime (cm) 18 43 60 85 100 Grosime (cm) 18 25 17 25 15 Ng (%) 1.2 1.1 0.5 0.6 0.5 0.80Nf (%) 28.5 30.3 27.1 34 23.2 29.29P (%) 27 26.6 29.2 26 30.6 27.56A (%) 43.3 42 43.2 39.4 45.7 42.34Textura TT TT TT TT AL Carbonaţi (%) 7 5.5 9.5 5.9 18.6 8.52pH 8.1 8.4 8.45 8.45 8.5 8.38Humus (%) 3.44 2.94 1.76 2.76C/N 9.8 9.80N total (%) 0.238 0.171P mobil (ppm) 37 26.64K mobil (ppm) 458.5 330.12* medie ponderată pe profil şi în primii 25cm pentru macroelementele nutritive (N, P, K)
34
Analiza statistică a proprietăţilor învelişului de sol s-a bazat pe datele extrase din profilele de sol. Au fost utilizate valorile medii ale proprietăţilor, ponderate în funcţie de grosimea orizonturilor pedogenetice în care apar. În cazul macroelementelor nutritive (azot total, fosfor şi potasiu mobil) s-au utilizat mediile pe primii 25cm ai solului, având în vedere că determinările au vizat doar orizontul prelucrat de suprafaţă (Ap).
Figura 32. Variaţia unor proprietăţi pe verticala profilului de sol (areal eşantion dintre
Vaslui şi Stavnic)
nisip fin0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
10 20 30 40 50 60 70
CZka/k2CZtiCZcbCZarCZgrLVst
argila
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
10 20 30 40 50
CZka/k2CZtiCZcbCZarCZgrLVst
carbonaţi0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 5 10 15
Czka/k2CZtiCZcbCZarCZgrLVst
humus0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5
CZka/k2CZtiCZcbCZarCZgrLVst
pH0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
5 6 7 8 9
CZka/k2CZtiCZcbCZarCZgrLVst
Statistica pune la dispoziţia cercetătorului o serie de metode de clasificare automată a datelor. Spre deosebire de clasificările clasice, care au un scop bine stabilit şi criterii clare de grupare, clasificările automate au drept unic criteriu similitudinea dintre indivizii ce urmează a fi grupaţi. Există o varietate de metode ce pot fi utilizate pentru măsurarea similitudinii, cea mai folosită fiind distanţa euclidiană, reprezentând, în fapt, aplicarea teoremei lui Pitagora la un spaţiu bi-dimensional sau multi-dimensional. De asemenea, clasificările automate pot fi realizate fără a avea în vedere un scop bine stabilit. Practic, o clasificare automată realizează o
35
grupare optimă de indivizi sub raportul similitudinii dintre ei. Numărul de grupe (clase) poate fi prestabilit (metoda norilor dinamici) sau poate fi ales dintr-o succesiune de grupări cu caracter ierarhic (metoda ierarhizării ascendente).
În anumite analize, s-a optat pentru aplicarea metodei norilor dinamici (k-means classification), cu măsurarea similitudinii dintre indivizi (tipurile de sol şi variantele erodate) prin calcularea distanţelor euclidiene. Pentru a elimina efectul unităţilor de măsură diferite ale proprietăţilor considerate, a fost necesară standardizarea prealabilă a acestora prin calcularea scorurilor z. De asemenea, s-a convenit realizarea a trei grupe de soluri, în ideea obţinerii a două grupe extreme şi a uneia cu caracter intermediar.
Procedura de clasificare se derulează după cum urmează: se pleacă de la un aranjament arbitrar al indivizilor într-un număr prestabilit de grupe, după care indivizii sunt mutaţi dintr-o grupă în alta în vederea minimizării varianţei din interiorul grupelor şi deci maximizării varianţei dintre grupe. Numărul de mutări poate fi, de asemenea, specificat de cercetător.
Rezultatele aplicării clasificării prin metoda norilor dinamici sunt redate în tabelul de mai jos. Contribuţia proprietăţilor de sol la discriminarea grupelor este inegală. Contribuţii statistic semnificative se constată la 7 din cele 10 proprietăţi (conţinutul în nisip fin, praf, argilă, reacţia soluţiei solului, conţinutul în humus, azot total şi potasiu mobil), marcate cu bold în cadrul tabelului.
Tabelul 2. Componenţa grupelor şi valorile medii ale proprietăţilor de sol generate prin
clasificarea automată a datelor folosind metoda norilor dinamici Grupe
Inspectând valorile medii ale proprietăţilor solurilor din cadrul celor 3 grupe,
constatăm următoarele: - Grupa B cuprinde soluri cu textură mai grosieră (lut nisipos), deci proprietăţi fizice
mai favorabile pentru cultura plantelor, însă mai deficitare sub aspect chimic (pH mai ridicat, humus, azot total şi potasiu mobil în cantităţi mai reduse). Din punct de vedere genetic, constatăm faptul că solurile din această grupă sunt, în general, neevoluate sau slab evoluate, fie datorită timpului scurt de manifestare a proceselor de solificare (cazul aluviosolurilor entice), fie datorită eroziunii accelerate (cazul erodosolurilor).
- Grupa C cuprinde soluri cu textură mai grea (lut argilos), deci cu proprietăţi fizice mai puţin favorabile pentru cultura plantelor, în comparaţie cu solurile grupei B, însă cu
36
proprietăţi chimice mai bune (cantităţi mai mari de humus, azot total şi potasiu mobil). Sub raportul reacţiei soluţiei solului, ele sunt slab discriminate de solurile grupei B. Ca şi acestea din urmă, solurile grupei C au apariţii, în general, cu caracter azonal sau intrazonal, apariţii condiţionate de factorii ce concură la crearea unei texturi mai argiloase (materialul parental în cazul faeoziomurilor calcarice, aluviosolurilor calcarice-gleice şi cernoziomurilor epicalcarice; îmbogăţirea relativă în argilă prin îndepărtarea, pe calea eroziunii, a orizonturilor superioare mai grosiere, în cazul cernoziomurilor greice-cambice puternic erodate), sau care favorizează procesele de humificare (cazul rendzinelor).
- Grupa A are caracter intermediar, valorile medii ale proprietăţilor situându-se între cele proprii grupelor B şi C. Din punct de vedere genetic, predomină solurile automorfe (cu caracter zonal), teoretic mai evoluate decât solurile celorlalte grupe.
Prin urmare, din punct de vedere genetic, clasificarea automată discriminează destul de clar solurile automorfe, cu caracter zonal, de celelalte soluri, cu pedogeneză incipientă, frânată sau regresivă, datorită restricţiilor impuse de factorul timp, factorii geomorfologici şi litologici. Clasificarea automată, realizată prin metoda norilor dinamici, ne indică o separare destul de clară între solurile automorfe şi cele erodate, însă discriminarea include şi efectul unor tipuri de soluri ce nu au variante erodate. Astfel, aluviosolurile şi gleiosolurile nu pot avea variante erodate, iar rendzinele şi faeoziomurile calcarice nu prezintă variante erodate, cel puţin în cadrul eşantionului considerat.
Cuantificarea relaţiilor dintre proprietăţile solurilor, ca variabile dependente şi altitudine – pantă, ca variabile independente, s-a realizat pe baza regresiei multiple, în varianta integrării progresive, pas cu pas, a variabilelor explicative, pentru a minimiza astfel efectul coliniarităţii dintre acestea. Au fost identificate relaţii statistic semnificative cu profunzimea solului, fracţiunea nisipoasă fină, conţinutul în carbonaţi, reacţia soluţiei solului şi conţinutul în fosfor mobil.
Figura 33. Dependenţa statistică a unor proprietăţi de sol de altitudine – pantă PROFUNZIMEA
p: nivele de asigurare statistică; β: coeficienţi de regresie parţială standardizaţi
Ecuaţiile de regresie pot fi utilizate şi pentru estimarea şi cartarea proprietăţilor învelişului de sol. Spre exemplu, ecuaţia de regresie având ca variabilă dependentă conţinutul în carbonaţi ne indică o levigare totală a carbonaţilor din profilul solurilor situate pe terenuri cvasi-orizontale la altitudini medii de 350m. Este zona dominării nete a luvisolurilor mature. Reacţia soluţiei solului este neutrală (pH=7), pe terenurile cvasi-orizontale, la altitudini medii de 290m şi devine moderat alcalină (pH>8,5) la altitudini medii sub 140m. Pe pante de 10o însă, solurile pot avea reacţie neutrală – slab alcalină până la altitudini de cca 350m, deoarece procesul de eroziune aduce la suprafaţă materialul mai slab debazificat din profunzimea solului.
O altă relaţie statistic semnificativă a fost identificată între conţinutul în potasiu mobil şi conţinutul în argilă. Dependenţa este firească dacă avem în vedere faptul că principala sursă de potasiu mobil din sol o constituie argilele, în special de tipul illitului.
Figura 34. Dependenţa statistică a unor proprietăţi de sol de alte proprietăţi
p: nivele de asigurare statistică; β: coeficienţi de regresie parţială standardizaţi
38
IV.2. Cartarea depozitelor geologice şi superficiale
În contextul evaluării dinamicii peisajului şi a factorilor naturali de risc, depozitele
superficiale îndeplinesc o dublă funcţie: a) de rezultat al transformărilor suferite de partea superioară a depozitelor in situ pe
parcursul holocenului (parţial şi în pleistocen) prin meteorizaţie, diageneză şi transport în câmp gravitaţional cu, sau fără intervenţia altor forţe (antrenare în scurgerea masei hidrice, antrenare prin deflaţie eoliană, antrenare prin disoluţie);
b) de comportament receptor al intervenţiilor antropice printr-o mare diversitate de forme directe şi indirecte, antrenând sau accelerând procesele dinamice care se manifestă în peisajul actual.
Depozitele superficiale pot fi considerate deci produs şi factor de control al dinamicii peisajului. Ele se constituie astfel într-un indicator natural important pentru aprecierea tipurilor de procese şi a tendinţelor care s-au manifestat recent în modificarea peisajelor din bazinul Bârladului. Între rata de creştere a grosimii depozitelor superficiale (sau de subţiere a lor) şi viteza de modificare a peisajului există o corelaţie indiscutabilă, care prin cercetări laborioase se poate determina cantitativ.
În cadrul teritorial al bazinului Bârladului, formaţiunile sedimentare detritice pe care s-au format depozitele superficiale sunt roci din ce în ce mai tinere de la nord spre sud şi din părţile înalte spre cele joase ale reliefului. Primul termen litologic întâlnit în partea nordică este de vârstă sarmaţian mediu, format din alternanţe de nisipuri, argile nisipoase, nisipuri albicioase, gresii şi calcare oolitice. Dacă aici predomină complexul greso-oolitic, mai la sud predomină un complex sedimentar detritic de 160-180 m grosime, cuprinzând o faună fosilă de apă dulce. Complexul superior al sarmaţianului mediu, cu grosimi de 60-80 m cu nivele de calcare şi gresii oolitice conservă caracterul de podiş tipic zonei. Formaţiunile-suport de vârstă Kersoniană încep printr-un calcar nisipos şi continuă pe o grosime de 70 m cu marne argiloase cenuşiu verzui şi nisipuri. Ele apar sporadic în nord şi continuă spre sud, formând versanţii dealurilor dintre Prut şi Rebricea precum şi dintre Prut şi Bârlad. În aval de oraşul Vaslui apar argile marnoase, argile nisipoase cenuşii-verzui cu intercalaţii subţiri de marne calcaroase.
Către valea Siretului, pe culmea dintre Siret, Berheci, Zeletin şi Tutova apar în deschideri naturale, orizonturi nisipoase şi argile cu cinerite andezitice cenuşiu-verzui, slab consolidate care aparţin ca vârstă Kersonian-meoţianului. Grosimea acestor depozite, constatată prin foraje ajunge în sud-vest până la 500 m.
Ponţianul şi dacianul se dezvoltă între Siret şi Prut, începând de la Corni-Podu Turcului-Ciocani-Rînzeşti. Argile, argile-nisipoase şi nisipuri gălbui şi argile roşietice cu această vârstă ocupă partea inferioară a versanţilor dintre Siret şi Bârlad şi culmile dealurilor dintre Bârlad şi Prut, având grosimi de peste 150 m. Pliocenul se încheie cu un orizont de nisipuri fine sau grosiere, alb-gălbui, cu concreţiuni calcaroase ocupând partea superioară a dealurilor din sudul regiunii studiate. În unele profile deschise de noi am întâlnit şi intercalaţii de pietrişuri mărunte, aparţinând posibil depozitelor de Bălăbăneşti (pleistocen inferioare).
Din perspectiva evaluării dinamicii peisajului geografic din Podişul Bîrladului criteriile de clasificare a depozitelor superficiale se subordonează la categorii morfografice de bază care compun sistemul teritorial:
a) depozite superficiale formate în condiţii de mare stabilitate peisagistică: 1) platouri şi terase acoperite cu păduri; 2) platouri şi poduri de terase orizontale cu folosinţă agricolă;
b) depozite superficiale formate în condiţii de stabilitate moderată pe versanţi slab şi moderat înclinaţi: 1) marginea colinelor şi colinelor-platouri acoperite de păduri; 2) marginea colinelor şi colinelor-platouri cu folosinţă agricolă şi vetre de aşezări.
c) depozite superficiale formate în condiţii de stabilitate precară (slabă şi foarte slabă), pe versanţi cu utilizări variate:
39
1) versanţi slab şi moderat înclinaţi acoperiţi cu păduri; 2) versanţi cu înclinări slabe şi moderate cu folosinţă agricolă (arabil, păşune, plantaţii viti-pomicole); 3) versanţi cu înclinări mari (peste 12°) folosiţi pentru culturi şi pajişti, uneori vii şi livezi; 4) versanţii cu înclinări foarte mari (peste 15°), cu stabilitate foarte slabă, cu folosinţe economice nerentabile şi dăunătoare pentru stabilitatea peisajului.
d) depozite superficiale formate în condiţii de stabilitate slabă şi foarte slabă, pe fundul văilor cu lunci inundabile frecvent sau excepţional, în zone de confluenţă şi la baza versanţilor cu energie mare: 1) terase de luncă inundabile în mod excepţional, cu utilizări variate; 2) glacisuri aluvio-proluviale cu diferite folosinţe; 3) lunci frecvent inundabile; 4) fâşii coluvionate, cu inundaţii frecvente la baza versanţilor.
Aşadar, după condiţiile morfografice, modul de utilizare a terenului, rata de modificare actuală a peisajului, în bazinul Bârladului se deosebesc 12 situaţii în care depozitele superficiale recepţionează în caracteristicile lor atât influenţa componentelor naturale cât şi influenţa intervenţiilor antropice, prin modul de folosinţă a terenului.
Eluviile formate pe platouri cunosc grosimi care la scara timpului geologic variază după caracteristicile substratului (mai groase pe luturi şi nisipuri şi mai subţiri pe argile, marne, pietrişuri), iar la scara timpului istoric înregistrează modificări ale ratei de îngroşare după modul de folosinţă. Astfel, pe platourile împădurite de la Tătărani, Viişoara ş.a. eluviile, formate în primul caz pe nisipuri iar în al doilea pe luturi depăşesc grosimea de 2,5 m. În aceleaşi condiţii de rocă şi de meteorizaţie dar cu utilizare arabilă a solului, datorită afânării materialului, înaintarea proceselor de alterare în adâncime este mai mare. În Colinele Tutovei, pe faciesuri nisipoase (Bogdăneşti-Costeşti şi Fundu Tutovei-Dealu Mare) viteza de formare a eluviilor este sensibil apropiată, în parte şi pe teren arabil, datorită probabil texturii grosiere a substratului. Este interesant că în pădurea de la Costeşti, la baza profilului de sol eluviul prezintă câteva orizonturi clare de deformări prin procese criergice, probabil de natură periglaciară.
Depozitele superficiale de platou din categoria luturilor loessoide mai groase de 3-4m sunt probabil rezultate prin depuneri eoliene preluate ulterior într-un ciclu de procese de alterare recentă. La marginea unor platouri am întâlnit deschideri în luturi loessoide cu grosimi de 5-12m (sud-Costeşti, Roşieşti ş.a.). Asemenea depuneri se întâlnesc atât pe unele platouri de la partea superioară a reliefului dar şi pe unele platouri derivate, mai joase, precum şi pe poduri de terase (în lungul Racovei, mai ales pe stânga, pe valea Roşieşti, în bazinul inferior al Moşnei).
În general, toate eluviile de pe platouri structurale sau derivate au caracter luto-argilos, uneori slab nisipos. S-a observat o descreştere a texturii eluviilor din parte inferioară a reliefului spre platourile cele mai înalte din. zona studiată. Eluviile şi substratul lor lutos ca şi cel nisipos prezintă unele însuşiri care le recomandă ca depozite de interes economic (materiale de construcţii de importanţă locală). Starea de climax este mai avansată în condiţiile platourilor împădurite decât a celor lipsite de pădure (în ultimul caz stabilitatea eluviilor este deranjată prin deflaţie, uneori foarte accentuată, precum şi printr-o percolaţie mai activă). Ultimele două decenii care se remarcă prin persistenţa episoadelor de climă secetoasă au făcut ca eluviile să fie străbătute de o reţea densă de fisuri care se prelungesc spre adâncime din profilul de sol; fisurile sunt cu atât mai frecvente şi mai mari cu cât ponderea argilei este şi ea mai mare. Această situaţie se poate transforma într-una de risc, constituind o fază premergătoare a proceselor de versant, şi va fi analizată şi cuantificată în etapa următoare.
Deluviile cunosc o largă răspândire în Podişul Bârladului, acestea corelându-se cu fragmentarea reliefului şi cu ponderea deosebit de mare a versanţilor în ansamblul reliefului. Studiile de caz realizate în teren relevă faptul că depozitele deluviale ocupă versanţii începând de la 6°-7° şi până la 25°. Dezvoltarea cea mai amplă a depozitelor deluviale caracterizează
40
versanţii văilor ortoclinale, cu declivităţi de 8°-12°. Tipul textural de deluvii dominant din bazinul Bârladului este cel argilo-nisipos; fragmente de roci mai mari constituie o raritate, ele întâlnindu-se în zonele cu aflorimente de intercalaţii subţiri de gresii şi calcare oolitice din partea de nord a bazinului.
Folosind ca elemente de referinţă cornişele de desprindere şi martorii deluviali (de destrucţie şi de acumulare) se poate aprecia că grosimea deluviilor variază de la sub 1 m până la peste 20 m. În cazul a numeroase bazine-versant variaţia grosimii deluviilor constituie principalele elemente care diversifică valoarea fragmentării şi a energiei de relief. În unele cazuri, fragmentarea este mai accentuată din cauza alunecărilor decât a ravenelor (unele ravene recente se adâncesc în deluvii de alunecare mai vechi, ex. pe dreapta văii Racova). Formele reliefului de acumulare deluvială sunt foarte diverse: brazde, monticuli mici, monticuli mari dispuşi pe aliniamente de mai multe sute de metri sau chiar depăşind 1 km, trepte şi pseudoterase mai ales în jumătatea superioară a versanţilor, valuri ordonate sau haotice în jumătatea inferioară a versanţilor, limbi de alunecare în diferite stadii de evoluţie (de la stabilizate la cele aflate în curs de reactivare şi activate pe toată lungimea versantului). S-a observat că forma pe care o îmbracă deluviile de alunecare manifestă o evidentă sensibilitate în raport cu structura monoclinală. Astfel, în sectorul eşantion Dealu Mare-Fundu Tutovei deluviile sunt dispuse în trepte succesive cu denivelări de 4-8 m, în timp ce la NE de acest platou, deluviile sunt dispuse în valuri. De menţionat că în ambele situaţii versanţii sunt împăduriţi, încât sensibilitatea faţă de dispunerea monoclinală a stratelor este răspunzătoare de morfogeneza cu aspecte diferenţiate.
Observaţiile de teren demonstrează că însăşi Coasta Racovei, dispusă pe două nivele, a cunoscut la partea superioară o modelare deluvială mai accentuată formându-se mai întâi o cuestă de denudaţie, fragmentată ulterior de afluenţii obsecvenţi care au sculptat o a doua treaptă inferioară a acestei cueste. Aceasta concordă cu afirmaţia că nu numai ravenele dar şi unele văi de versant s-au adâncit într-o etapă ulterioară formării celor mai vechi deluvii din bazinul Bârladului. Unele coline secundare cu funcţie de cumpene intrabazinale se pot interpreta ca martori de denudaţie deluviali. Amprenta pe care deluviile o imprimă peisajului versanţilor este deosebit de pronunţată prin: discontinuitatea elementelor; degradarea frecvent accentuată; degradarea şi alterarea resurselor de mediu; riscul permanent de reactivare a proceselor dăunătoare. Versanţii cu deluvii groase şi continui sunt foarte greu de controlat din punct de vedere al stabilităţii peisajului, întrucât câmpul gravitaţional acţionează ca o forţă permanent dinamizatoare în raport cu celelalte forţe ale sistemului morfogenetic.
Coluviile şi proluviile sunt caracteristice schimbărilor de pantă (indiferent în care sector se află ele) dacă descresc sub limita capacităţii de deplasare a materialelor antrenate de apa meteorică aflată în mişcare spre nivelul de bază şi zonele de debuşare a ravenelor, torenţilor, pâraielor de versant. Poziţia morfologică a acumulărilor coluviale cunoaşte două etaje principale: unul superior al glacisurilor de revers; altul inferior al bazei versanţilor (mai exact la contactul dintre versant şi suprafeţele de terasă sau de luncă). Între aceste două etaje principale există fâşii intermediare la reducerea declivităţii versanţilor, în spatele unor deluvii sau pe trepte structurale şi de eroziune.
Între fâşiile de acumulare coluvială există un transfer discontinuu de materiale din partea superioară spre albiile majore şi talveguri. În acest sens înregistrăm o creştere a grosimii coluviilor. Dacă în fâşiile din partea superioară şi mijlocie a versanţilor coluviile depăşesc rar grosimea de 1m, la baza versanţilor acestea ating frecvent grosimi de 2-3 m. Rolul coluviilor în modificare peisajului se manifestă la nivelul unor componente: perturbarea evoluţiei proceselor pedogenetice; acumularea unor strate acvifere lenticulare.
În zonele de confluenţă se formează intermitent depozite proluviale. Fiecare viitură are drept rezultat împrospătarea aprovizionării proluviilor. Cantitativ, această împrospătare este foarte inegală în timp. Pentru condiţiile morfoclimatice ale bazinului Bârladului undele de viitură descarcă circa două treimi din materialul solid al scurgerii în zonele de confluenţă iar până la o treime agradează albiile în aval de confluenţă. în asemenea condiţii, râurile mai mari de ordinul 2 (Strahler) îşi combină transportul şi acumularea torenţială dincolo de confluenţa
41
propriu zisă. Aşa se explică aluvionările foarte puternice observate în profilul albiilor unor pâraie. Conuri de dejecţie tipice întâlnim în cazul ravenelor care au ca nivel de bază luncile râurilor. Textural, coluviile şi proluviile sunt predominant nisipo-lutoase.
Aluviunile care formează depozite superficiale caracteristice albiilor minore şi luncilor râurilor, cel puţin pentru ultima partea holocenului sunt nisipoase, lutoase, mâloase şi foarte rar cu trăsături de pietrişuri mărunte. Aluviunile s-au acumulat într-o multitudine de secvenţe încât este foarte greu de stabilit numărul total al etapelor de aluvionare pentru întregul acumulativ fluvial.
Datorită granulometriei în general fine a substratului, a eluvilor şi a deluviilor ca surse de aluviuni în bazinul Bârladului, este foarte greu de stabilit diferenţe clare între aluvionarul râurilor mari şi a râurilor mici. Grosimea aluvionarului descreşte în general de la o confluenţă la alta. După cum s-a menţionat şi la capitolul referitor la profilul longitudinal al râurilor, aluvionarul atinge grosimea maximă la tranziţia dintre sectorul superior şi cel inferior (mijlociu) al râurilor. Grosimea aluvionarului variază de la sub 1m până la 10m. Aluvionările periodice contribuie la o dinamică alertă a peisajului, fiind perturbate numeroase componente: formarea învelişului de sol, vegetaţia spontană, scurgerea de suprafaţă, calitatea terenului pentru diferite utilizări.
Depozitele superficiale biogene, eoliene şi antropice reprezintă o categorie secundară în comparaţie cu celelalte prezentate anterior. Acumulările de substanţe organice de natură biogenă se întâlnesc în lunci şi pe versanţi.
Dacă depozitele eoliene vechi (pleistocene) ocupă suprafeţe relativ importante, cele actuale sunt de mică grosime dar afectează suprafeţe mult mai întinse (extinderea eroziunii şi acumulărilor eoliene sunt încă puţin cercetate).
Depozitele antropice (halde, reziduuri) sunt mai frecvente în preajma şi în perimetrul localităţilor rurale şi urbane sau în lungul căilor de comunicaţii. Un loc secundar îl ocupă depozitele lacustre precum şi nămolurile terapeutice de pe valea Racovei şi de pe alte areale de luncă.
În concluzie, analiza depozitelor superficiale relevă aspecte calitative şi cantitative importante pentru dinamica peisajului şi pentru analiza riscurilor naturale, mai ales prin prisma faptului că ele sunt cele care întrunesc condiţiile de a fi afectate de viitoare procese geomorfologice de risc.
IV.3. Cartarea şi cartografierea caracteristicilor geomorfologice şi a factorilor de
risc geomorfologic IV.3.1. Factori morfometrici După o sumară caracterizare morfografică, pentru a se crea o imagine mai exactă
asupra principalelor caracteristici ale reliefului din arealul studiat este imperios necesar să se realizeze o scurtă caracterizare morfometrică. De această dată descrierile morfografice calitative, care de cele mai multe ori pot fi subiective, sunt înlocuite de o serie de studii cantitative care pot cuantifica mai exact caracteristicile reliefului existent. În funcţie de ceea ce se urmăreşte să se scoată în evidenţă există o serie întreagă de metode des uzitate. Noi am considerat că studiul hipsometriei, energiei de relief (adâncimea fragmentării reliefului) cât şi pantei pot crea o imagine reală asupra trăsăturilor actuale ale reliefului bazinului Bârladului. Pentru a pune în evidenţă stadiul de evoluţie al reliefului s-a întocmit integrala hipsometrică. Analiza morfometrică a regiunii de studiu s-a bazat, în mare măsură, pe modelul numeric al altitudinii (MNA), realizat cu ajutorul programului TNTmips la o rezoluţie spaţială de 20 x 20m, pornind de la curbele de nivel cu echidistanţa de 10m, vectorizate de pe hărţile topografice 1:50.000, sau la o rezoluţie de 10x10m realizat pe baza hărţilor 1:25000. Această reprezentare raster continuă a altitudinii este deosebit de utilă, permiţând efectuarea subsecventă automată a unei sume întregi de operaţii complexe, cum ar fi generarea pantelor şi expoziţiilor versanţilor. În stadiul actual, cercetările s-au concentrat pe mai multe areale
42
eşantion, cele mai importante fiind Colinele Tutovei şi o porţiune a Podişului Central Moldovenesc, precum şi diferite bazine de dimensiuni mai mici.
Hipsometria Podişul Bârladului prezintă o curbă în formă de S întors, cu o concavitate foarte
accentuată la partea superioară şi o convexitate de asemenea, evidentă la partea inferioară. Panta mare a graficului la partea sa superioară se datorează ponderii mici a suprafeţelor situate la peste 360 m (doar 4,62%), în timp ce convexitatea din partea inferioară este cauzată în mare parte de incizarea puternică a văilor Prutului şi Bârladului în podiş. Rolul proceselor fluviale apare astfel evident, albiile râurilor impunând nivele de bază locale. Datorită adâncirii albiilor în timp, modificarea nivelului de bază local impune o regenerare a proceselor geomorfologice fluviale şi a proceselor de versant. Atât curba hipsometrică, dar mai ales integrala hipsometrica (41% sau 0.41) indică un stadiu de maturitate al reliefului. Totuşi, literatura de specialitate referitoare la această regiune, studiile noastre în teren, relevă o anumită diversitate a reliefului, a proceselor geomorfologice şi a ratei acestora.
Altitudinea regiunii descreşte progresiv de la nord la sud, conform cu înclinarea stratelor geologice de suprafaţă. Mai importantă însă în condiţionarea acestui declin altitudinal de ansamblu, în cazul regiunii noastre, este prezenţa orizonturilor de roci mai dure în partea nordică, reprezentate prin calcare şi gresii sau chiar cinerite, care au favorizat, prin rezistenţa lor mai mare la meteorizaţie, menţinerea unor altitudini mai mari. Astfel, cele mai mari înălţimi corespund interfluviilor structurale din partea nordică a regiunii, care sunt situate altimetric la peste 300m. Uneori interfluviile structurale au fost consumate aproape în întregime prin eroziunea regresivă a râurilor, astfel că înălţimile mari sunt asociate unor dealuri cu profil mai mult sau mai puţin ascuţit, aşa cum sunt, spre exemplu, cele suprapuse cumpenei de ape dintre bazinul Bârladului şi Bahluiului: Voineşti – 361,7m, La Stâlp – 367,3m, Poiana Movilei – 378m.
Valorile minime şi maxime altitudinale din arealul eşantion al Colinelor Tutovei se încadrează între 41m la vărsarea râului Berheci în Bârlad, în partea de sud-est a regiunii şi 564m în Dealul Doroşan aflat în partea central – nordică a regiunii, pe culmea interfluvială care separă cursurile superioare ale Berheciului de Zeletin. Pe o distanţă de numai 66,5 km, între aceste două puncte, diferenţa de altitudine are o valoare de circa 523m, rezultând o pantă medie de 7,8m/km (0,78%). Având în vedere ecartul altitudinal care se înregistrează pe teritoriul Colinelor Tutovei dar şi principalele caracteristici morfografice, pentru realizarea hărţii hipsometrice, am ales următoarele clase altitudinale: < 100m, 100-200m, 200-300m, 300-400m, 400-500m şi >500m.
Arealele cu altitudini ce nu depăşesc 100m se găsesc în cea mai mare parte spre exteriorul zonei, pe cursul inferior al văii Siretului, pe valea Bârladului şi chiar pe o mică porţiune din cursul inferior al Racovei. În interior, albiile majore de pe cursurile inferioare ale celor mai mari râuri dar şi cea mai mare parte din terasele joase se găsesc de asemenea sub această cotă altimetrică. Astfel, pe Tutova, arealul urcă până aproape de confluenţa acestuia cu Studineţul (localitatea Iana), iar pe Zeletin şi Berheci, până la latitudinea localităţii Podu Turcului. Deşi sunt râuri mici, cu văi ceva mai modeste, Pereschivul, Simila şi Horoiata au reuşit să se adâncească sub pragul de 100m. Pe ansamblu, circa 7.89% din teritoriul luat în studiu se află la o altitudine absolută cuprinsă între 41 – 100m (figura nr. 1).
43
7,886
32,36
38,6284
17,5266
3,4870,112
0
5
10
15
20
25
30
35
40
%
<100 100-200 200-300 300-400 400-500 >500
clase hipsometrice
Fig. nr. 35. - Histograma suprafeţelor pe clase hipsometrice din Colinele Tutovei Treapta cuprinsă între 100–200m reprezintă circa 1/3 din întregul areal (32.36%) şi
ocupă cea mai mare parte a versanţilor din partea de sud şi est. În zona colinelor înalte dar şi în nordul şi vestul regiunii, aceste înălţimi ocupă doar zonele cele mai joase din văile marilor râuri: Racova, Tutova, Berheci, Zeletin şi Răcătău. Suprafeţele cele mai extinse sunt cele din clasa 200-300m şi împreună cu cele din clasa precedentă ocupă circa 70% din suprafaţa Colinelor Tutovei. În colinele joase, înălţimi de peste 200m se întâlnesc în partea cea mai înaltă a interfluviilor iar în jumătatea nordică acestea ocupă jumătatea inferioară a versanţilor. De asemenea, cea mai mare suprafaţă din depresiunea Parincei se încadrează între aceste cote.
Clasa hipsometrică de 300-400m, cu o suprafaţă de 17.53%, cuprinde suprafeţele ocupate de părţile superioare ale versanţilor şi culmile interfluviale care despart văile principale: interfluviul Berheci – Zeletin, Zeletin – Tutova şi Tutova – Simila. În sudul şi estul regiunii aceste altitudini lipsesc aproape cu desăvârşire. Altitudini de peste 400m se găsesc în partea treimea superioară a culmii ce însoţeşte la sud valea Racovei. Punctiform această altitudine este atinsă şi în Dealul Lăleşti, la izvoarele Pereschivului. Cel mai important areal, cel care cuprinde şi Dealul Doroşan – 564m, cea mai înaltă altitudine din Colinele Tutovei, ocupă partea cea mai înaltă a interfluviului Berheci – Zeletin, în apropierea izvoarelor râului Drobotfor, afluent al Zeletinului.
Studiile cantitative necesită o analiză laborioasă, dar prin separarea unităţilor de relief, acestea pot fi precis descrise şi comparate între ele. Proprietăţile hipsometrice sunt printre cele mai importante ale reliefului. Ele prezintă un mare interes, permiţând reliefarea unor asemănări şi diferenţe de la o regiune la alta. Curbele hipsometrice au fost încadrate în pătrate, exprimarea fiind în acest caz procentuală. Pe axa verticală este trecută altitudinea, iar pe axa orizontală suprafaţa, încadrarea în pătrate permite compararea curbelor hipsometrice. Metoda de calcul matematic a integralei hipsometrice a fost suplinită printr-o metodă recomandată de Strahler, care duce la aceleaşi rezultate - raportul dintre suprafaţa de sub curbă şi suprafaţa întregului pătrat.
Integrala hipsometrică ne poate indica stadiul actual de maturitate în evoluţia reliefului, un astfel de exemplu fiind cel pentru eşantionul dintre văile Vaslui şi Stavnic, pentru care valoarea este de 0,55.
44
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1a/A
h/H
Figura 36. Curba hipsometrică pentru eşantionul din Podişul Central Moldovenesc
În sudul bazinului, această subunitate de podiş prezintă o curbă hipsometrică cu o
concavitate clară în partea superioară, datorată ponderii mici - doar 2,87% -a suprafeţelor cu peste 360 m profilul este foarte abrupt în partea inferioară, la altitudini sub 80 m aflându-se doar 1,85% din totalul suprafeţei podişului. O reprezentare separată a acelei părţi din Podişul Central Moldovenesc situată numai în bazinul Bârladului prezintă o curbă mult mai evoluată, cu o convexitate foarte atenuată în partea inferioară. Integrala hipsometrică prezintă cea mai mică valoare din toate valorile obţinute de noi în acest studiu-31,8%, sau 0,318.
Ambele curbe arată o pondere mică a suprafeţelor celor mai înalte. Suprafeţele de nivelare care au stârnit interesul geomorfologiei nu se pun în evidenţă, atât din cauza suprafeţelor restrânse pe care acestea le ocupă, cât şi datorită condiţiilor de monoclin, care implică o scădere a altitudinilor lor absolute de la nord la sud.
Partea din podiş inclusă în bazinul Bârladului, fără accidente în curba hipsometrică, a evoluat sub comanda unui singur nivel de bază - cel al Bârladului, cu 80 m altitudine absolută la Crasna, rezultând un imens amfiteatru, cu o cădere a altitudinilor către valea Bârladului, şi mai ales către confluenţa cu râul Crasna. Evoluţia mai înaintată a reliefului, sub comanda unui nivel de bază unic, este reflectată în teren de extinderea mare a glacisurilor şi a suprafeţelor structurale derivate, slab afectate de eroziune, localizate în general sub 320 m altitudine, dar şi de dezvoltarea unor văi şi lunci largi (Bârlad, Bozieni, Velna, Şacovăţ, Stavnic, Rebricea, Telejna, Vasluieţ, Crasna, Lohan, Buda, Racova). Totuşi, procese geomorfologice deosebit de active există şi aici, legate fie de altitudinile cele mai mari, fie de prezenţa frunţilor de cuestă, cu o largă răspândire în condiţii de monoclin. Pe bazine hidrografice, agresivitatea naturală a proceselor geomorfologice se rezumă mai ales la bazine mici, în principal cele obsecvente şi subsecvente.
În aceste condiţii, partea din Podişul Central Moldovenesc corespunzătoare bazinului Bârladului a evoluat separat şi apare ca suspendată faţa de un alt colector din regiune - Prutul. Acesta din urmă prezintă altitudini absolute ale luncii de numai 20-30m. În aceste condiţii, agresivitatea afluenţilor Prutului este evidentă, aceştia fiind afectaţi de o rejuvenare generală, cu o rată mare a proceselor de eroziune în adâncime şi eroziune în malul albiei. Versanţii bazinelor tributare Prutului sunt şi ei intens afectaţi de eroziune şi alunecări, prezentând adeseori roca în loc. Integralele hipsometrice ale acestor bazine prezintă valori ridicate, fiind de aşteptat o continuare şi chiar o sporire a agresivităţii proceselor denudative, în condiţiile în care zona este afectată şi de o neotectonică pozitivă cu valori ridicate (+2,5 - +3mm/an) şi în condiţiile unor defrişări masive în ultimele două secole şi a unor agrotehnici nu dintre cele mai fericite.
45
Evident, cumpăna de ape dintre bazinul Prutului şi cea a Bârladului suferă o deplasare spre vest, cu perspectiva unor captări la vest de satul Comarna (jud. Iaşi), unde râul Vaslui se află la doar 300 m de cumpăna de ape şi la o adâncime de doar 30 m faţă de aceasta, în comparaţie cu Prutul, situat la o altitudine cu 170m mai mică. Nivelul de bază local reprezentat de Prut este parţial responsabil şi pentru o denudare puternică a bazinelor obsecvente afluente Bahluiului şi pentru crearea Coastei Iaşilor, aflată într-un continuu proces de retragere către sud.
Analizate integral sau numai ca parte componentă a bazinului Bârladului, în Colinele Tutovei nu apar de această dată diferenţe mari. Acest lucru se datorează, pe de o parte, faptului că ele se află în bazinul Bârladului în cea mai mare parte, dar şi faptului că nivelul de bază dat de Bârlad este categoric mai coborât decât cel al Siretului.
Curbele hipsometrice prezintă forme foarte asemănătoare, iar integrala are de asemenea valori foarte apropiate: 0,402 considerate în totalitatea lor şi 0,392 dacă luăm în consideraţie numai partea componentă a Bazinului Bârladului. Intrate mai târziu pe scena evoluţiei, ele apar mult mai puţin evoluate decât acea parte din Podişul Central Moldovenesc tributară Bârladului. Subunitatea este cunoscută prin rata mare a proceselor denudative, semn al tinereţii reliefului. Colinele Tutovei prezintă şi alte repere ale tinereţii lor - paralelismul văilor principale, consecvente, care sunt şi văile iniţiale, slaba dezvoltare a văilor subsecvente, prezenţa unor interfluvii largi către sud, cu păstrarea, unor importante fragmente din suprafaţa acumulativă iniţială. Tinereţea reliefului este din ce în ce mai evidentă de la nord spre sud, în sensul exondării reliefului din ponţian până în pliocen. Deşi valoarea integralei hipsometrice, cât şi forma curbei hipsometrice ar indica un stadiu de maturitate al reliefului, lucrurile sunt diferite, datorită faptului că nu se ia în consideraţie înclinarea stratelor geologice- aproximativ de la nord la sud; această lipsă a metodologiei este accentuată la Colinele Tutovei de dezvoltarea lor predominant latitudinală (pe direcţia N-S), afectând însă mai puţin Podişul Central Moldovenesc, dezvoltat în principal în longitudine.
Curba pentru Dealurile Fălciului şi Depr. Elanului pune în evidenţa extinderea mare a altitudinilor de 120-160m, un posibil nivel de denudaţie în Depr. Elanului. Curba prezintă şi în acest caz o pantă accentuată în capătul din dreapta-jos, în condiţiile adâncirii Prutului. Raportată însă la nivelul de bază al Prutului, evoluţia reliefului este mai înaintată aici decât în Podişul Central Moldovenesc, bazinul acestui râu colector având aici o mai mare extindere.
Integrala hipsometrică prezintă o valoare de 0,382, sugerând un stadiu înaintat de evoluţie, dar curba prezintă unele accidente, explicabile în condiţiile unei comenzi duble - una a nivelului de bază al Prutului, şi o alta a nivelului de bază local al Bârladului - ceva mai înalt (80-60 m). Integrala este mai puţin perturbată de structura monoclinală, în condiţiile unor pante foarte mici ale râurilor colectoare şi ale unei bombări în partea sudică a acestei zone. Procesele geomorfologice cele mai agresive sunt localizate mai ales în partea de vest a unităţii, legate însă de această dată nu de un nivel de bază mai coborât, ci de prezenţa unei reţele hidrografice subsecvente şi obsecvente, generatoare a numeroase frunţi de cuestă.
Colinele Covurluiului sunt evident o suprafaţă cu atât mai tânără cu cât ne deplasăm spre sud, unde întâlnim şi importante suprafeţe neconsumate. Curba hipsometrică în formă de S întors nu prezintă accidente. Panta mare de la partea superioară se datorează prezenţei unor înălţimi de peste 300 m care apar cu totul insular în partea nordică. Forma curbei şi valoarea integralei hipsometrice (0,423), care ar indica un stadiu de maturitate, sunt afectate de aceleaşi inconveniente ca şi în cazul Colinelor Tutovei. Cercetările arată o evoluţie mai avansată în partea nordică şi o evoluţie tot mai întârziată către sud, pe fondul momentului diferit al exondării regiunii, al diferenţelor de energie de relief, de energie de poziţie a reliefului. Ravenaţia joacă un rol foarte important în partea nordică, aici înregistrându-se printre cele mai rapide rate de evoluţie a ravenelor din Podişul Moldovei. De la sud la nord cresc atât rata proceselor geomorfologice, cât şi complexitatea lor. Reţeaua hidrografică este din ce în ce mai evoluată, trecând de la consecventă, în sud, la subsecventă în partea centrală şi nordică, cu un început de dezvoltare a reţelei obsecvente în aceeaşi parte nordică.
46
O comparaţie a curbei şi a integralei Podişului Bîrladului şi a curbei şi a integralei bazinului Bârladului (cu valoarea de 0,406, faţă de 0,41 cât are integrala hipsometrică a Podişului) reliefează importanţa acţiunii denudaţiei, în principal după regulile denudaţiei fluviale şi ale nivelelor de bază oferite de reţeaua fluvială şi, în particular, rolul predominant al bazinului Bârladului, care se suprapune peste cea mai mare parte a acestui podiş, dar cu o contribuţie importantă, perturbatoare, mai ales în perspectiva evoluţiei viitoare, a unui alt nivel de bază mai coborât, cel al Prutului. Aceste valori foarte apropiate demonstrează că, odată cu creşterea suprafeţei, diferenţele se atenuează.
IV.3.2. Adâncimea fragmentării reliefului Un alt indicator important din punct de vedere morfometric este adâncimea
fragmentării. Harta adâncimii fragmentării a fost întocmită calculând diferenţa de nivel dintre altitudinea maximă şi minimă din interiorul unui pătrat ales arbitrar. Energia reliefului a fost determinată prin suprapunerea unei grile pătratice, cu dimensiunea ochiurilor de 1 km2 (1 x 1 km), peste modelul numeric al altitudinii. Pentru fiecare pătrat s-au extras automat valorile altitudinii maxime şi minime, după care s-a făcut diferenţa lor. Aceste valori s-au calculat pe o suprafaţă mai extinsă, după care s-au extras doar valorile corespunzătoare arealului luat în studiu. În acest caz s-au folosit pătrate cu latura de 900m, acestea fiind generate de program prin însumarea a câte 10 pixeli cu dimensiunile de 90m. Valorile astfel calculate pe fiecare pătrat în parte au fost ulterior interpolate, fiind apoi împărţite în 5 clase (figura nr. 3).
Pentru eşantionul care include Colinele Tutovei, valori foarte reduse ale energiei de relief, sub 50m, circa 10.5% din totalul suprafeţei, caracterizează albiile majore ale principalelor văi de la exteriorul arealului, dar urcă punctiform şi pe văile principalelor văi din interior, îndeosebi Tutova, Pereschiv, Zeletin, Simila şi Horoiata. Aceste areale înregistrate în zona de luncă, ajung până aproape de obârşia râurilor, acolo unde profilul talvegului este în ciuda tinereţii văilor, foarte evoluat. Deşi văile au lăţimi destul de reduse pe cea mai mare parte a suprafeţei regiunii studiate, albiile majore ale râurilor sunt largi chiar foarte aproape de izvoare. Acest fapt este datorat structurii litologice predominant nisipoase şi nisipo-lutoase asupra căruia au acţionat în special condiţiile climatice cu nuanţe excesive care au dus la „îmbătrânirea prematură” a reţelei hidrografice. Areale extinse cu o energie de relief redusă apar pe suprafeţe extinse şi pe culmile interfluviale ceva mai extinse dar mai domoale din partea de sud a Colinelor. Deşi nu se suprapun unor platouri structurale, majoritatea râurilor mici care izvorăsc din acest areal sudic prezintă, în zona de obârşie, văii cu o energie de relief cu valori mici. Acest lucru arată tinereţea relativă a acestor văi dar după primii kilometri acestea se adâncesc mult, se lărgesc, energia mare de relief fiind transferată versanţilor.
0,109
10,494
48,291
34,66
6,16
0,2860
5
10
15
2025
3035
40
45
50
%
0 0-50 50-100 100-150 150-200 >200
clase de adancime a fragmentarii
Fig. nr. 37. - Histograma suprafeţelor pe clase de adâncime a fragmentării din Colinele Tutovei
47
Circa jumătate din areal prezintă o energie de relief cuprinsă între 50-100m. Cea mai
mare parte din sudul şi estul Colinelor Tutovei se încadrează pe această treaptă. Valorile se înregistrează atât pe versanţi cât şi pe suprafeţele interfluviale ceva mai înguste. Valorile energiei de relief mai mari de 100m sunt reprezentative pentru partea central-nordică a regiunii. Peste 40% din întregul teritoriul se încadrează în aceste clase. Valorile maxime, de peste 200m, apar izolat, pe numai 0.3% din teritoriu, în zona interfluviile mai înalte din partea centra-nordică fiind corelate cu altitudinile absolute de peste 400m.
Pentru a mări sugestivitatea reprezentării, s-a procedat la trasarea, prin interpolare automată, a izoliniilor cu echidistanţa de 25m, pe baza valorilor energiei reliefului, determinate prin metoda cartogramei, asociate centrelor pătratelor. Ulterior, stratul vectorial reprezentând izoliniile a fost convertit în raster. S-a mai utilizat experimental şi o metodă alternativă de cuantificare a energiei reliefului, ca diferenţă între altitudinea unui pixel şi altitudinea talvegului cel mai apropiat. Este vorba, prin urmare, de o energie de relief locală, care se bazează pe ideea că talvegurile văilor constituie nivele de bază locale pentru denudaţia reliefului amonte limitrof.
Pentru realizarea acestei hărţi, a fost necesară obţinerea unei reprezentări continui a altitudinii talvegurilor, care constituie suprafaţa de referinţă, cu valenţă de nivel de bază local. În acest scop, s-a generat un eşantion de puncte cu repartiţie spaţială regulată, la distanţe de 100m, după care s-au selectat automat punctele suprapuse talvegurilor, pentru care s-au preluat valorile altitudinii din MNA. Folosind aceste valori s-a generat un model numeric al altitudinii talvegurilor, care ulterior s-a extras din MNA rezultând reprezentarea continuă a energiei reliefului.
48
Fig. 38. Modele de hărţi ale energiei reliefului (eşantion areal între Stavnic şi Vaslui,
Podişul Central Moldovenesc) În cazul eşantionului din Podişul Central Moldovenesc, prin aplicarea mai multor
metode de determinare a energiei reliefului, se constată, în primul rând, o reducere substanţială a acestora, comparativ cu metoda cartogramei, valoarea medie fiind de doar 23m, iar cea maximă de 143. Cele mai înalte interfluvii se caracterizează prin valori ale energiei de peste 100m, iar majoritatea versanţilor prin valori de 25-75m. Valorile mai reduse sunt fireşti, având în vedere natura conceptual diferită a celor două metode. Astfel, metoda cartogramei determină o eşalonare altitudinală maximă, în limitele unui pătrat cu latura de 1km, în timp ce cea de-a doua metodă calculează o energie locală, prin efectuarea diferenţei dintre altitudinea unui punct şi altitudinea talvegului proxim.
Exprimarea energiei reliefului ca diferenţă de altitudine, indiferent de metodă, este, în opinia noastră, deficitară sub raport conceptual. Este bine ştiut faptul că procesele geomorfologice actuale sunt mai frecvente şi mai intense pe versanţii mai puternic înclinaţi. Frecvenţa mai mare se explică prin forţa greutăţii tangenţiale mai mare a unei mase situată pe un versant mai puternic înclinat, care este, în consecinţă, mai apropiată de valoarea forţei de frecare statică care împiedică masa să se deplaseze. Rezultă că iniţierea deplasării masei poate fi determinată de o intensitate mai redusă a factorului declanşator, în cazul versanţilor mai puternic înclinaţi, necesitând a fi mai mare, pentru a obţine acelaşi efect, în cazul versanţilor mai slab înclinaţi.
Pe de altă parte, rezultanta forţelor tangenţiale şi de frecare este mai mare în cazul versanţilor mai puternic înclinaţi, ca urmare a combinării unei forţe tangenţiale mai mari cu o forţă de frecare mai redusă, datorită greutăţii normale mai mici, de unde rezultă că lucrul mecanic efectuat şi deci energia cinetică a masei în deplasare va fi mai mare.
În plus, exprimarea energiei reliefului ca ecart altitudinal generează valori maxime pe interfluvii, fapt ce nu corespunde realităţii, mai ales în cazul unor interfluvii mai întinse şi aplatizate. Toate aceste aspecte argumentează, în opinia noastră, necesitatea integrării factorului pantă în expresia de calcul a energiei reliefului.
49
IV.3.3. Înclinarea versanţilor Un indicator care să reflecte fidel răspândirea unor procese geomorfologice actuale
precum eroziunea şi deplasările de teren este înclinarea versanţilor (panta). Aceasta se poate urmări pe Harta pantelor realizată cu ajutorul aceluiaşi program Tnt-Mips 6.9. Pantele au fost determinate automat pe baza modelului numeric al altitudinii, fiind ulterior clasificate, utilizându-se valori de prag cu relevanţă geomorfologică şi pedologică. Panta medie a regiunii de studiu este de 15,5o, iar deviaţia standard de 9,5o, de unde rezultă că majoritatea valorilor sunt cuprinse între 6o şi 25o.
În cazul eşantionului care include Colinele Tutovei, fiind o zonă puternic fragmentată, înclinarea versanţilor se încadrează într-un palier larg, între un minim de 0° şi un maxim de peste 35°. Valori reduse (<3°) ce ocupă circa 25% din teritoriu sunt datorate extinderii relativ ridicate a luncilor şi mai puţin a teraselor fluviatile. Pante ceva mai abrupte, de 3-5°, apar pe areale extinse (17.35%) ca nişte benzi subţiri alungite pe culmile orientate preponderent pe direcţia nord-nord-est – sud-sud-est. Valori medii cuprinse între 5-10° şi 10-15°, ce acoperă împreună 54% din teritoriu, caracterizează în totalitate versanţii. În sud, frunţile de cuestă ce privesc spre vest şi reversurile ceva mai degradate au valori care pot depăşi valoarea de 15° în timp ce reversurile continui au pante ceva mai mici. În nord, datorită adâncirii puternice a râurilor, versanţii sunt simetrici, pantele care domină fiind cei cu o înclinare de peste 10°.
Fig. nr. 41. - Histograma suprafeţelor pe clase de pantă din Colinele Tutovei În linii mari, distribuţia pantelor se corelează cu distribuţia valorilor adâncimii
fragmentării. Chiar dacă distribuţia claselor de pantă este mult mai eterogenă, se poate observa aceeaşi diferenţă între partea nordică şi cea sudică a regiunii. Paralelismul claselor de pantă funcţie de orientarea generală a văilor şi culmilor este şi mai bine pusă în relief. În sud, albiile au pante reduse, versanţi – pante ridicate şi pe culmi – pante reduse. În nord valoarea înclinării versanţilor creşte de jos în sus. Acolo unde, în partea mai înaltă a culmilor, se mai păstrează suprafeţe mai puţin fragmentate, bineînţeles că apar areale cu pante ceva mai reduse.
0
10
20
30
40
50
60
70
N NE E SE S SV V NV
orientarea versantilor
frecv
enta
(%)
<5050-100100-150150-200200-250>=250
clase de panta (m/km)
Figura 42. Frecvenţa claselor de pantă in funcţie de orientarea versanţilor (eşantion
Podişul Central Moldovenesc)
52
050
100
150
200
250300
N
NE
E
SE
S
SV
V
NV
maximemediiminime
Figura 43. Valorile medii, medii maxime şi minime ale pantelor în funcţie de orientarea
versanţilor (eşantion Podişul Central Moldovenesc)
1,57 6,52
35,91
7,425,0216,79
22,953,8110
0
20
30
40N
NE
E
SE
S
SV
V
NV
Orientarea versantilor (%)
Fig. nr. 44 - Orientarea versanţilor din Colinele Tutovei
În cazul eşantionului din Colinele Tutovei, valoarea minimă, de numai 1.57%, este
dată de versanţii cu o orientare nordică. Acesta se datorează faptului că, în interiorul arealului studiat, văile principale dar şi afluenţii lor au un caracter consecvent. Pe suprafeţe foarte restrânse, apar văi cu caracter subsecvent care pot da versanţi cu o orientare nordică. Valori intermediare cuprinse între 5-15% caracterizează versanţii sud-estici, sud-vestici şi nord-estici. Deşi teritoriul Colinelor Tutovei se prezintă sub forma unei suprafeţe ce înclină, în general, de la nord la sud, valoarea ce apare în dreptul suprafeţelor sudice este foarte redusă (5.02%).
