Felszínelemzés geoinformatikai módszerek felhasználásával egy dél-nyírségi mintaterületen
Balázs Boglárka PhD hallgató 2008/2009 I. félév
1. Bevezetés A felszínelemzés a geomorfológiai kutatásoknak, mérnöki munkáknak, az agrárágazati tevékenységekhez kötődő vizsgálatoknak egyaránt fontos részét képezi. Egy terület, táj morfometriai paramétereinek meghatározása, és értékelése, e mutatók alapján, mindig a vizsgálat aspektusától függ. Dolgozatomban egy általános felszínelemzési vizsgálatot mutatok be, egy dél-nyírségi mintaterület példáján. A terület általános domborzati jellemzőinek meghatározása után – mint a közepes magasság, relatív relief – megvizsgáltam a felszín lejtőviszonyait. Elkészítettem a mintaterület lejtőkategória-, és lejtőkitettség-térképét. A kapott eredmények felhasználásával elkészíthető a terület komplex értékelése, és különböző súlyozási módszerekkel megállapíthatók például a talajerózió szempontjából veszélyeztetett területek.
2. Anyag és módszer 2.1 Felhasznált adatbázisok, alkalmazott szoftverek A vizsgálat alapját egy 1:10000 méretarányú EOTR szelvény (szelvényszám: 610-114) képezte, mely 6x4 km nagyságú területet ölel fel (BÁCSATYAI L., 2002). Az 1 méteres szintvonalközök bedigitalizálásával és további elemzésével megfelelő képet kaphatunk a terület felszínéről. A nagy felbontásban beszkennelt és georeferált szelvényt ArcView GIS 3.2 szoftver alkalmazásával értékeltem ki. Az ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc.) által kifejlesztett szoftver alkalmas földrajzi információk megjelenítésére, kezelésére, elemzésére, új térképek létrehozására is.
2
2.2 A mintaterület elhelyezkedése A mintaterület Nyírábrány és Budaábrány határában, a Nyírség délkeleti peremén helyezkedik el, a Dél-Nyírség kistáj részét képezve (1. ábra).
1. ábra A mintaterület (610-114 EOTR szelvény) elhelyezkedése
A terület az Alföld futóhomokos hordalékkúp-síkságai közé tartozik. A würm végén képződött futóhomokból változatos formavilág alakult ki. A Dél-Nyírségen a féligkötött futóhomokformák közül az északi részen létrejött szélbarázdák, kisebb deflációs mélyedések, valamint a déli rész nagyméretű aszimmetrikus parabolabuckái, szegélybuckái érdemelnek említést (MAROSI S. – SOMOGYI S., 1990). A dél felé lejtő területet ÉÉK-DDNy-i csapású völgyek tagolják. A kistáj területhasználatát a szántók és erdők nagy aránya jellemzi, azonban a mezőgazdasági termelést megnehezíti a közepes deflációveszély.
2.3 Alkalmazott módszerek 2.3.1 Domborzatelemzés A szintvonalas térképszelvény bedigitalizálása után előállt
vektoros felület
felhasználásával létrehoztam a mintaterület digitális felületmodelljét (DFM). A DFM a terep 3
felszínének matematikai függvényekkel közelített magassági modellje, melyet a rendelkezésre álló részletpontok interpolációjával hozunk létre (BÁCSATYAI L., 2002). Két típusát különböztetjük meg: a GRID négyzetes elemekből álló modell; a TIN (triangulated irregular network – háromszögesített szabálytalan háló) pedig szabálytalanul elhelyezkedő pontokból kialakított
háromszög-hálózat.
A
vizsgálathoz
az
utóbbi
típust
választottam.
A
domborzatmodell alkalmas arra, megfelelő paletta választásával, hogy meghatározzuk a területre jellemző domborzati formakincset, valamint további elemzéssel a felszín egyéb paraméterei (lejtőkategória, expozíció, stb.) is levezethetők a modell segítségével. A vizsgálat keretében meghatároztam a mintaterület közepes magasságát is. A közepes magasság egy adott terület (ebben az esetben tengerszint feletti, de lehet más alapszintet is kijelölni) magassági intervallumaiból számított átlagos magassága (FÉLEGYHÁZI E. – KISS T. – SZABÓ J., 1999). A terület ezen tulajdonsága nem ad információt a felszíntagoltságról, ezért megszerkesztettem a az intervallumokhoz tartozó százalékos értékek integráló görbéjét, melyből következtethetünk a terület magassági szintjeire. A domborzat további jellemzésére elkészítettem a mintaterület relatív relief térképét. A relatív relief a felszín egységnyi területére eső viszonylagos szintkülönbség. Alapegységnek a szelvény kilométer-hálózatát választottam, majd a meghatározott értékeket intervallumokba rendeztem, és tematikus térképen ábrázoltam.
2.3.2 Lejtőmérések 2.3.2.1 Lejtőkategóriák A TIN-modellből levezettem a mintaterület lejtőkategória-térképét. A lejtők meredekségét az alábbi kategóriákba soroltam be: sík terület (0%); 5% alatti, 5-12%; 12-17%; 17-25%, 25% feletti. A lejtőkategória-térképek sokoldalúan felhasználhatók a geomorfológiai, mérnöki, agrárjellegű problémák megoldásához, valamint segítséget nyújt a terület lejtőtípusainak, tagoltságának meghatározásához. 2.3.2.2 Lejtősség Adott terület általános lejtőmeredekségi viszonyait egy kvantitatív mutatóval, a lejtősséggel jellemezzük, és a lejtősségi számmal fejezzük ki (FÉLEGYHÁZI E. – KISS T. – SZABÓ J., 1999). Az egyes lejtőkategóriák százalékos területi részesedéséhez egy-egy pontértéket rendelünk. A vizsgálat során a következő pontértékeket használtam: 5%-os lejtő – 4
0; 5-12%-os – 5; 12-17%-os – 12; 17-25% - 17; 25% felett – 25 pont. A kapott lejtősségi szám nagysága (0-2500) megmutatja, mely kategória a domináns a területen. 2.3.2.3 Lejtőexpozíció A lejtők égtáj szerinti megoszlását, a lejtőkitettség-térképet szintén a TIN-modell segítségével készítettem el, ArcView GIS 3.2 szoftverkörnyezetben. A térkép alkalmas a felszín tagoltságának megállapítására, valamint a vízgyűjtők, és a lefolyó csapadékvíz folyásirányának meghatározására is. A vizsgálat során a szögtartományokat a nyolcas osztatú szélrózsának megfelelően határoztam meg.
3. Eredmények 3.1 Domborzatelemzés A mintaterület domborzatmodelljén (2. ábra) nagyon jól kirajzolódnak a kistájra jellemző parabola- és szegélybuckák. A színárnyalatok alapján pedig a formák magassági értékei is leolvashatók. A buckavonulatok csapásiránya ÉÉK-DDNy, egy-egy bucka hossza akár a 1,5 km-t is eléri, illetve gyakran buckavonulatokká olvadnak össze. A buckák összeolvadását enyhe magasságcsökkenés jelzi. A terület enyhén lejt D felé, a Berettyó irányába.
5
2. ábra A mintaterület TIN-modellje
A felszín tengerszint feletti magassága 130 és 158 m között változik. Közepes magassága 138,2 méter. A kiszámításához szükséges paramétereket az 1. táblázat tartalmazza. Leolvasható, hogy a 134-136 méteres intervallum aránya a legmagasabb. 1. táblázat A mintaterület közepes magassága Intervallumok (m)
Középmagasság (m)
130-132 131 132-134 133 134-136 135 136-138 137 138-140 139 140-142 141 142-144 143 144-146 145 146-148 147 148-150 149 150-152 151 152-154 153 154-156 155 156-158 157 Összesen: A terület közepes magassága (m):
Terület (km2) 0,717 2,575 5,454 4,406 3,967 2,645 1,600 1,139 0,704 0,455 0,213 0,098 0,021 0,001 23,994
Terület % 2,99 10,73 22,73 18,36 16,53 11,02 6,67 4,75 2,94 1,90 0,89 0,41 0,09 0,01 100,00 138,2
A terület magasságadatainak integráló görbéjén (3. ábra) látható egy enyhe törés kb. 134 méternél, majd egy lassú emelkedés után a magasság hirtelen megnő. Mivel a görbén 6
nem láthatóak nagyobb törések, arra következtethetünk, hogy a felszínformákat azonos, vagy hasonló folyamatok alakították ki. A hirtelen magasságnövekedés a buckacsoportok kiemelkedéseit jelzi.
3. ábra A mintaterület magassági értékeinek integráló görbéje
A mintaterület egészének relatív relief értéke 28 méter. A felhasznált rácsháló (kilométer-hálózat) elemeinek (1 km2) relatív relief értékei 8 – 21 méter között változnak. Az adatokból szerkesztett tematikus térképet a 4. ábra mutatja.
4. ábra A mintaterület relatív relief térképe 7
A mintaterület keleti és északi részein a magasságkülönbségek nagyobbak, ott több bucka alakult ki, mint a többi területen. A jobb szemléltetés érdekében elkészítettem a relatív relief értékek gyakorisági hisztogramját (5. ábra).
5. ábra A mintaterület relatív relief értékeinek gyakorisági hisztogramja
Az ábrán látható, hogy a leggyakrabban előforduló értékek: 15 és 18 m. Az egész területre vonatkozó átlag 16 m. A jelentkező magasságkülönbségek nem jelentősek, ennek ellenére
a
felszínformák
markánsan
elkülönülnek
környezetüktől
15-20
méteres
kiemelkedésükkel.
8
3.2 Lejtőmérések 3.2.1 Lejtőkategóriák A TIN-modellből levezetett lejtőkategória-térképet a 6. ábra mutatja.
6. ábra A mintaterület lejtőkategória-térképe
Az ábrán látható, hogy a sík és az 5%-nál kisebb lejtésű területek aránya a legmagasabb. Jól kirajzolódnak a buckák meredekebb oldalai is. Az adatokat összefoglalva a 2. táblázat tartalmazza. 2. táblázat A mintaterület lejtőkategória-értékei Lejtőkategória Sík terület 5% > 5-12% 12-17% 17-25% 25% < Összesen
km2 8,76 11,58 2,99 0,47 0,18 0,02 23,99
% 36,49 48,27 12,45 1,95 0,75 0,08 100,00
Az 5%-nál kisebb lejtésű területek csaknem 12 km2-t fednek le, mely a mintaterület kb. felét jelenti. Ezzel is magyarázható a szántók magas aránya, melyek a kistáj felének (49,1%) jellemző területhasználati típusa (MAROSI S. – SOMOGYI S., 1990). 9
3.2.2 Lejtősség A lejtőkategóriákból meghatározott lejtősségi szám: 100,57 (3. táblázat). 3. táblázat A mintaterület lejtőssége Lejtőkategória km2 Sík terület 8,76 5% > 11,58 5-12% 2,99 12-17% 0,47 17-25% 0,18 25% < 0,02 Lejtősségi szám:
% 36,49 48,27 12,45 1,95 0,75 0,08
Pont Szorzat 0,00 0,00 0,00 0,00 5,00 62,27 12,00 23,41 17,00 12,81 25,00 2,08 100,57
A kapott érték alátámasztja a korábbi eredményeket, miszerint a terület nagyobb hányada lankásabb lejtőkből áll. A mérőszám összehasonlító elemzéseknél jobban felhasználható, mert a minták területének nem kell megegyeznie. 3.2.3 Lejtőexpozíció A mintaterület lejtőexpozíció-térképét a 7. ábra mutatja.
7. ábra A mintaterület lejtőexpozíció-térképe
Az ábrán a nyugati és délnyugati kitettségű területek nagy aránya figyelhető meg. A legnagyobb részesedést a sík területek adják, csaknem 37%-ot (4. táblázat). 10
4. táblázat A mintaterület különböző expozíciójú területeinek megoszlása Expozíció Észak Északkelet Kelet Délkelet Dél Délnyugat Nyugat Északnyugat Sík terület Összesen
km2 0,99 0,81 1,77 1,67 1,06 1,59 3,88 3,39 8,83 23,99
% 4,14 3,36 7,38 6,96 4,41 6,65 16,17 14,11 36,81 100,00
Az ÉÉK-DDNy csapásirányú buckavonulatok miatt az északi, keleti és déli kitettségű területek kis arányt képviselnek. Illetve megfigyelhető, hogy a keleties területek aránya kisebb a nyugatiasnál, ennek oka, hogy a buckák keleti oldala meredekebb, ez által rövidebb, kisebb területet foglal.
3.3 Eredmények összegzése A vizsgálat eredményeképpen elkészítettem a terület digitális domborzatmodelljét, mely nagyon jól szemlélteti a kistájra jellemző formakincset. Meghatároztam a mintaterület közepes magasságát, valamint megszerkesztettem a relatív relief térképét. A felszín magasságkülönbségei 8-21 méter között váltakoznak, a terület egy hullámos síkság része. A lejtőmeredekség a terület legnagyobb részén 5% alatti, ennél nagyobb értékek csak a buckák rövidebb (K-DK-i) lejtőin jellemzőek, melyet az elkészített lejtőmeredekségi térkép is reprezentál. Kiszámítottam a terület lejtősségi számát, mely felhasználható különböző nagyságú mintaterületek összehasonlító elemzéseihez. A lejtők többsége nyugati, délnyugati kitettségű, mely a buckák futásirányának tulajdonítható. A vizsgált mintaterület egy enyhén dél felé lejtő hullámos síkság, főleg nyugatias, délnyugatias, enyhe meredekségű lejtőkkel.
11
Felhasznált irodalom MAROSI S. – SOMOGYI S. : 1990. Magyarország kistájainak katasztere I. MTA FKI, Budapest. pp. 260-264. BÁCSATYAI L.: 2002. Geodézia I. NYME EMK, Sopron. 156. p. FÉLEGYHÁZI E. – KISS T. – SZABÓ J.: 1999. Természetföldrajzi gyakorlatok, Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen. 170. p.
Tartalomjegyzék 1. Bevezetés ....................................................................................................... 1 2. Anyag és módszer ......................................................................................... 2 2.1 Felhasznált adatbázisok, alkalmazott szoftverek ............................................2 2.2 A mintaterület elhelyezkedése ..........................................................................3 2.3 Alkalmazott módszerek ....................................................................................3 2.3.1 Domborzatelemzés .................................................................................................3 2.3.2 Lejtőmérések ..........................................................................................................4 2.3.2.1 Lejtőkategóriák ..................................................................................................4 2.3.2.2 Lejtősség ............................................................................................................4 2.3.2.3 Lejtőexpozíció ....................................................................................................5
3. Eredmények .................................................................................................. 5 3.1 Domborzatelemzés ............................................................................................5 3.2 Lejtőmérések .....................................................................................................9 3.2.1 Lejtőkategóriák ......................................................................................................9 3.2.2 Lejtősség .............................................................................................................. 10 3.2.3 Lejtőexpozíció ...................................................................................................... 10
3.3 Eredmények összegzése .................................................................................. 11
Felhasznált irodalom ...................................................................................... 12 Tartalomjegyzék............................................................................................. 12
12
