Geomorfometrie

Sisteme Informaonale Geografice

Studiu geomorfometric:Uniti Administrativ Teritoriale: Dorobanu, Ciucurova, Topolog, Stejaru, Casimcea, Beidaud. Judeul Tulcea

Student: Nicolae George PepteaMaster An I, SIG, Grupa 412

Cuprins

I.Introducere / 3II.Prezentarea succint a zone studiate / 3III. Metodologie / 6IV. Modelul Numeric Altitudinal al Terenului (MNAT) / 6V. Harta Hipsometric / 7VI. Curbe hipsometrice cumulate i necumulate / 9VII. Harta geodeclivitii / 11VIII. Harta energiei de relief / 14IX. Suprafeele ocupate de formele geomorfologice la nivelul unitilor de relief / 18X. Indici geomorfometrici la nivelul UAT-urilor / 19XI. Profil longitudinal i transversal / 20XII. Interpretarea formelor de relief pe baza indexului TPI / 22Bibliografie / 24

I. IntroducereProiectul de fa are n vedere efecturarea unor analize geomorfometrice plecnd de la realizarea modelului numeric al terenului, care, prelucrat folosind diferite metode geospaiale duc la realizarea unor produse de tipul raster-elor privind: pantele, energia de relief, curbe hipsometrice cumulate i necumulate; diferite produse statistice ale suprafeelor prezentate sub form tabelar, final prelucrarea unor profile longitudinale i transversale ale unor ruri i n final obinerea unor indici TPI.II. Prezentarea succint a zonei studiateArealul luat n considerare pentru realizarea studiului reprezint ase Uniti Administrativ Teritoriale din Judeul Tulcea dup cum urmeaz de la Nord la Sud: Dorobanu, Ciucurova, Topolog, Stejaru, Casimcea, Beidaud.UAT-urile se desfoar pe o suprafaa de 924 km2 ocupnd o zon de podi ce se desfoar n Dobrogea Central (Figura 1) ntre Podiul Casimcei, Podiul Grliciului, Dealurile Ciucurovei i Dealul Atmagea. Limitele altimetice sunt de aprox. 38 de metri, respectiv de 398 de metri. Altitudinea medie este de 200 de metri. Dobrogea Central se situeaz aproximativ ntre aliniamentele vilor Peceneaga-Slava la Nord, rmul Mrii Negre la Est, Podiul Carasu la Sud i Dunre la Vest, este constituit n general dintr-un fundament de isturi verzi, sub formaiuni jurasice i cretacice, iar la suprafa sunt destul de rspndite depozitele loessoide, cele care ncurajeaz mai ales activitile agricole prin solul fertil pe care s-a format avndu-le drept roci de solificare.Podiul Casimcei, dup I. Rdulescu (1966) constituie adevratul horst deobrogean, limitat pe toate laturiele de falii sau sisteme de falii. n vecintatea arealul supus studiului sunt prezente dou aliniamente de falie: Pecenaega Cemena i Palazu Mare. Acestea sunt vechi i au fost prinse n micri tectonice de mai multe ori. De-a lungul primei falii Podiul Central Dobrogean ncalec orogenul hercinic nord-dobrogean, prinznd sub planul de nclecare cuvertura de depozite jurasice. Falia Palazu Mare are o direcie nord sud (Comnescu, 2004). Orietnarea structural a stratelor componente Podiului Dobrogei Centrale difer astfel, ntre aliniamentele Peceneaga Camena i Ostrov Sinoe fromaiunile isturilor verzi formeaz un mare anticlinal orientat pe direcia nord-vest sud-est. Din punct de vedere al micrilor seismice acestea sunt absente i rare n aceast zon, doarece este o regiune de platform. Puinele seisme care se resimt aici sunt generate n alte zone cu activitate tectonic mai intens.

Figura 1: Poziionarea geografic a zonei de studiuPodiul Casimcei este caracterizat de o evoluie ndelungat prin etape de exondare i modelare subaerian ntre care s-au ntreptruns faze de submersie care au fost caracterizate de procesul de sedimentare. El se suprapune zonei isturilor verzi care au fost puternic cutate n timpul orogenezei caledoniene i hercinice.Orogeneza assyntic a jucat un rol deosebit n metamorfismmul isturilor verzi. Regiunea se stabilizeaz la sfritul acestei perioade.n perioada Ordovicianului i pn la mijlocul Jurasicului (aproximativ 190 milioane de ani), regiunea este exondat i se alipit Podiului Dobrogei de Sud. Etapa este caracteriat prin procese de nivelare n circumstanele unui climat cald i secetos ce a dus la formarea unei pediplene.Orogeneza caledonian a dus la faze de cutare ce au antrnenat isturile verzi, astfel au aprut muni cu altitudine mijlocie dispui paralel, avnd direcia anticlinalelor i sinclinalelor (Rdulescu, 1966). Dobrogea Central devine un areal ridicat aflat ntre geosinclinalul hercinic nord dobrogean i Dobrogea Sudic. Orogeneza caledonian duce la exondarea Dobrogei Centrale. n Devonian procesul de eroziune este reluat de ctre apele curgtoare care duc la nivelarea zonei.n micarile de cutare hercinice arealul isturilor verzi a suferit o noua etap de ridicare peneplena este nlat i fragmentat. Micrile hercinice i kimmerice vechi au basculat Dobrogea Central crend condiii pentru o erodare mai puternic astfel nct s-a ajuns la baza formaiunilor orogenului caledonic. Modelarea a creat o cmpie de eroziune pediplen (Comnescu, 2004).n Jurasic Miocen superior regiunea resimte doar ridicri i coborri cauzate de micrile tectonice venite din exterior. a fost ocupat de o mare continental n Jurasic ce a provocat dezvoltarea de recife de corali. Devine din nou uscat n Cretacic fiind supus factorilor modelatori. Partea de sud-est rmne sub ape n Saramaian.Perioada Pliocen Cuternar este marcat de evenimente importante n definitivarea formei reliefului actual. Actori principali au fost micrile eustatice ale bazinului Mrii Negre i ale Lacului Romanian, schimbrile climatice i micrile tectonice pe vertical.n Pliocenul inferior Podiul Dobrogei Centrale este complet exondat. Podiul Casimcei era era o regiune de podi cu altitudini mai mici n partea estic. Erozinunea a scos la zi peneplena cristalin.Micrile pozitive de la nceputul Cuaternarului eroziunea devine puternic adncind vile i depresiunie, astfel sunt definitivate aspectele reliefului actual.

III. MetodologieHrile sunt realizate folosind ca baz de date modelul altitudinal SRTM, harta topografic a Romniei 1:25.000 din anul 1981, ortofotoplanul furnizat de ANCPI din anul 2010, harta gologic 1:50.000 i harta geomorfologic. Softurile utilizate pentru realizarea hrilor, tabelelor i graficelor sunt programul ArcGIS v.10.2 i Microsoft Excel 2010.Date digitale primare

Sursa datelor

Tipologie

Cmpuri asociate vectorilor

Utilizare

Reea hidrograficHarta topografic, scara 1:25000

Vectori de tip linie

Permanent, temporar

Profile transversale i longitudinale

Localiti

Ortofoto 2010Vectori de tip poligon

Denumire

Diverse hri

Litologia

Harta Geologic a Romniei, scara 1:50.000

Vectori de tip poligon

Stratigrafie Harta geologic

Tabel 1: Tipuri de vectori

IV. Modelul Numeric Altitudinal al Terenului (MNAT)Modelul a fost obinut prin redimensionarea la zona de studiu a unui fiier raster obinut n urma misiunii SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) ce prezint o rezoluie de 90 de metri. Pentru a efectuarea acesteia s-a folosit funcia Extract by Mask din Modului Spatial Analyst prezent in ArcGIS.Transformarea rezoluiei MNAT-ului se realizeaz prin aplicarea din ArcToolbox a comenzii: Data management Tools Raster Raster Processing Resample (Img. 1). La input se va selecta MNAT-ul, la X i Y se va completa cu valoarea 30 i la Resampling Technique se va selecta BILINEAR i se va da ok.

Imaginea nr. 1: Funcia Resample

V. Harta HipsometricHipsometria este definit ca msurarea altitudinilor i batimetriei suprafeei terestre avnd ca reper nivelul mrii (Encyclopaedia Britannica Online. 30.03.2014, http://www.britannica.com/EBchecked/topic/280167/hypsometry)Harta hipsometric sau harta treptelor morfologice este o reprezentare care red generalizat formele de relief n ansambluri hipsometrice (Grigore, 1979). Harta hipsometric reprezint altitudinea suprafeei terestre grupat n clase sau intervale altitudinale, egale sau nu.Aceasta are rolul de a pune n eviden treptele hipsometrice predominante ale unei regiuni. MNAT-ul obinut din SRTM i reeantionat a fost clasificat n 4 clase a cte 100 m fiecare utiliznd funcia Relassify din care rezult un nou raster cu respectivele trepte.

Imaginea nr. 2: Funcia Reclassify

Figura 2: Hipsometria regiunii analizateInterval hipsometricmSurpafa totalKm2Pondere total%Suprafaa TopologKm 2Pondere Topolog%

30094,0110,1833,318,10

Total923,45100184,02100

Tabel 2: Valorile diferitelor intervale hipsometriceDin materialul grafic rezultat analizei (Fig. 2) ct i din statistica regiunii (Tabel 2) se observ o pondere semnificativ a intervalelor hipsometrice cuprinse ntre 100-200 m i 200-300 m raportat att la suprafaa regiunii totale ct i la aceea a UAT-ului Topolog. Preponderena acestora vine a evidenia caracterul de podi al regiunii. Intervalele cele mai slab reprezentate sunt n schimb, cel sub 100 m i respectiv cel peste 300 de m. Din punct de vedere spaial (Fig. 2) se observ o distribuie majora a claselor hipsometrice cuprinse ntre 0 i 300 de m n principal in vestul regiunii spre valea Dunrii. n centru se constat suprafee uor mai nalte de peste 300 de m.

VI. Curbe hipsometrice cumulate i necumulateCurba hipsografic rezult din acelai set de date, reprezentnd suprafeele dintre curbele de nivel cumulate descresctor de la cele mai mari altitudini spre cele mai coborte. Acest tip de reprezentare ne permite s aflm care este suprafaa bazinului situat deasupra unei anumite cote date.S.cum (n+2) = S (n+1)+ S nPentru calcularea suprafetelor in mp a acestor intervale de altitudini s-a folosit metoda de analiza Tabulate area din modulul Analyst Tools dup care rezultatul a fost exportat in Excel.Modelele se grupeaza in 2 clase care prezinta valori apropiate atat pe curba cumulata cat si pe cea necumulata.

H(m)Suprafaa clasei la nivelul celor 5 UAT(km2)Suprfaa cumulat la nivelul celor 5 UAT(km2)Suprafaa clasei la nivelul UAT Topolog(km2)Suprafaa cumulat la nivelul UAT Topolog(km2)

>10077,06923,4418,10184,02

100 200388,84846,3964,14165,93

200 300363,52457, 5468,48101,78

< 30094,0194,0133,333,3

Tabel 3: Suprafaa i ponderea treptelor hipsometrice

Grafic 1: Curbele hipsometrice la nivelul arealului studiat

Grafic 2: Curbele hipsometrice la nivelul UAT-ului TopologVII. Harta geodeclivitiiPanta unui versant reprezint nclinarea acestuia fa de planul orizontalei. Este un parametru geomorgologic folosit n principal n relaionarea intensitii unor procese geomorfologice cum ar fi eroziunea n suprafa, alunecrile de teren, etc. Declivitatea este condiionat de tipologia rocilor i de factorii morfoclimatici. Valoarea pantelor atest aa intensitatea eroziunii pe durata unor condiii climatice i tectonice variabile.Harta pantelor (Fig.) a fost realizat prin aplicarea funciei Slope din Spatial Analyst Tools - Surface Analyst Tools prin care s-au calculat pantele utiliznd modelul numeric altimetric, apoi au fost reclasificate n 7 clase pentru cele 5 UAT-uri i numai 6 pentru Topolog (Symbology Classified Classes: 7 Classify Manual). S-a modficat culoarea rasterului (Symbology Classified Color Ramp) i s-a ales paleta de culoare de la verde la rou. Pentru a reda 3D relieful s-a suprapus peste leyer-ul anterior hillshede-ul cruia i s-a dat transparen 60%. n final, au fost adugate elementele hrii i s-a exportat.Clase geodelcivitate(grade)Suprafa 5 UATKm2Pondere 5 UAT%Suprafaa UAT TopologKm2Pondere UAT Topolog%

>5687,7174,47145,7579,20

6 10165,1217,8832,0717,43

11 1548,305,234,932,68

16 2016,061,741,030,56

21 254,810,520,220,11

26 301,270,140,010,01

< 300,18810,02--

Tabel 4: Suprafaa i ponderea claselor de geodeclivitate

Figura 3: Geodeclivitatea regiuniin urma rezultatelor oinute n cadrul anlizei putem afirma c regiunea deine suprafee cu o inclinare n special ntre 0 i 10 n proporie de aproximativ 90%. Arealele cu geodeclivitate de peste 20 sunt mai puin reprezentative pentru aceast zon deinnd doar 0,6 % din total (Tabel 4). Din punct de vedere a distribuiei spaiale (Fig. 3) constatm o geodeclivitate mai accentuat a reliefului n nordul i nord-estul zonei.UAT-ul Topolog posed aproximativ aceleai caracteristici. Trebuie evideniat faptul c intervalul ce cuprinde suprafee cu pante mai mari de 30 este absent din cadrul su (Tabel 4).UATGeodeclivitate minim(grade)Geodeclivitate maxim(grade)Geodeclivitate medie(grade)

CIUCUROVA035,2305076,435718

DOROBANTU031,2599536,151975

TOPOLOG027,8352413,249547

CASIMCEA020,3929652,532106

STEJARU016,1074792,833955

BEIDAUD024,8427912,58669

Tabel 5: Geodeclivitatea minim, maxim i medie la nivelul UAT-urilorTabelul de mai sus prezint valorile medii ale geodeclivitii la nivelul fiecrui UAT n parte. Dup cum s-a observat din materialul grafic (Fig. 3) UAT-urile din nordul regiunii prezint cele mai ridicate valorii medii ale acesteia.Treptele hipsometrice cu pante ntre 200 300 de m i cele peste 300 de m sunt posed cele mai ridicate valori medii ale geodeclivitii n valoare de aproximativ 4 (Grafic 3).

Grafic 3: Corelarea geodeclivitii cu treptele hipsometriceVIII. Harta energiei de reliefEnergia de relief sau fragmentarea vertical, reprezint variaia pe vertical a altitudinii i constituie ecartul dintre cota cu altitudinea cea mai ridicat i cea mai sczut de pe unitatea de suprafa. Se poate corela cu intenstiatea unor procese geomrfologice.Valoarea a adncimii fragmentrii relefului dat n metri a fost identificat, pe suprafaa reginii alese utiliznd metoda care se bazeaz pe calculul statistic al vecintilor, aflnd diferena dintre punctele extreme de pe unitatea de suprafa. n geomorfologie unitatea standard pentru suprafa este km2. Energia de relief se exprim n m/km2.

Imaginea nr. 3: Funcia Block StatisticschezasCa mod de realizare a hrilor s-au aplicat dou metode. Prima const n funcia Block Statistics din modulul Spatial Analyst. S-a introdus MNAT-ul i s-au obinut dou raster-ere care conin valorile minime ale regiunii i cele maxime. Suprafaa de analiz a fost aleas la 1 km2. Din diferena acestora efectuat cu ajutorul instrumentului Raster calculator rezult energia de relief a zonei analizate.

Imaginea nr. 4: Operaia intreprins n Raster CalculatorA doua metod folosit a fost Focal Statistics care se regsete n acelai modul din Arc Toolbox, aceasta se aplic n aceeai manier ca cea de sus.

Figura 4: Distribuia spaial a energiei de relief folosind Block StatisticsRaster-ul final a fost mprit n 6 clase la un interval de 30 de m/km2. Se observ (Fig. 4) o distribuie major a clasei cuprins ntre 31 60 m/km2, aproximativ 50% din totalul suprafeei. Arealele caracterizate de cea mai ridicat valoare a energiei de relief se situeaz n nordul i nord-estul celor 6 UAT-uri. Se poate observa o corelare direct a acesteia cu geodeclivitatea suprafeelor (Fig. 3). Comuna Topolog este caracterizat de o pondere ridicat ca clasei 31-60 m/km2 ce se ridic la peste 50% din total (Tabel 6).Clasem/km2Suprafata regiune km2Procent regiune%Suprafata UAT km2Procent UAT%

< 30201,352721,8032138,7309721,03482

31-60403,689943,7130397,5337952,97067

61-90184,781120,0087837,9795720,62673

91-12090,798529,8319977,9191864,300916

121-15032,034493,4688121,96021,064586

> 15010,843481,174172

Tabel 6: Extinderea spaial a claselorDENUMIREEnergie de mediePante medie

CIUCUROVA92,6626756,435718

DOROBANTU91,5042826,151975

TOPOLOG52,8504233,249547

CASIMCEA41,72722,532106

STEJARU46,7745082,833955

BEIDAUD42,3521962,58669

Tabel 7:Comparaie dintre energia de relief medie i panta medie a UAT-urilor

Grafic 4: Corelarea dintre panta medie i energia de relief medie a UAT-urilor

Figura 5: Distribuia spaial a energiei de relief folosind Focal StatisticsIX. Suprafeele ocupate de formele geomorfologice la nivelul unitilor de relief

Unitate de reliefForme geomorfologiceSuprafaa(km2)Pondere(%)

Cmpia Ceamurliei (Pedimentul Ceamurliei)Cmpie aluvionar holocen de subsiden7,990,87

Cmpie de terase slab fragmentate3,380,37

Podi Peneplenizat18,582,01

Dealul CariereiPodi nivelat (200-400m)15,791,71

Dealul AtmageaCmpie aluvionar holocen de subsiden11,171,21


Podi nivelat (200-400m)74,928,11


Dealul CameneiPodi Peneplenizat25,362,75

Dealurile CiucuroveiCmpie aluvionar holocen de subsiden3,260,35

Podi nivelat (200-400m)36,803,99


Depresiunea DorobantuCmpie aluvionar holocen de subsiden11,261,22


Podi nivelat (200-400m)4,340,47

Depresiunea SlavelorCmpie aluvionar holocen de subsiden0,770,08

Podi nivelat (200-400m)2,030,22

Glacisul MacinuluiPodi nivelat (200-400m)0,440,05

Muchia CerneiCmpie aluvionar holocen de subsiden0,200,02

Podi nivelat (200-400m)11,021,19

Podisul GrliciuluiCmpie aluvionar holocen de subsiden21,592,34



Podisul SlavelorCmpie aluvionar holocen de subsiden0,860,09

Podi nivelat (200-400m)2,560,28

Podisul CasimnceiCmpie aluvionar holocen de subsiden38,184,13


Podi nivelat (200-400m)3,090,33


TOTAL923,48100

Tabel 8: Tabel centralizator al formelor de geomorfologice raportate la unitile de relief

X. Indici geomorfometrici la nivelul UAT-urilor

UATAltitudine medie(m)Pant medie()Energie de relief medie(m/km2)

CIUCUROVA241,4378866,43571892,662675

DOROBANTU172,6760156,15197591,504282

TOPOLOG212,247373,24954752,850423

CASIMCEA187,7956832,53210641,7272

STEJARU245,9884122,83395546,774508

BEIDAUD180,9988032,5866942,352196

CIUCUROVA241,4378866,43571892,662675

Tabel 9: Tabel centralizator al indicilor

Unitate de reliefCIUCUROVADOROBANTUTOPOLOGCASIMCEASTEJARU

BEIDAUD

Podisul Grliciului07,302669,253274,617200

Podisul Casimncei34,734633,9615109,8936206,214324,7194105,2721

Dealul Camenei000019,42295,9157

Cmpia Ceamurliei (Pedimentul Ceamurliei)00002,667627,2862

Dealurile Ciucurovei35,86860,24484,3713000

Dealul Atmagea58,010441,60430,6219000

Depresiunea Dorobantu026,71110000

Podisul Slavelor3,414600000

Dealul Carierei15,65010,1080000

Muchia Cernei2,35178,86680000

Depresiunea Nalbant1,192500000

Glacisul Macinului0,438300000

Depresiunea Slavelor2,798100000

Tabel 10: Suprafaa unitilor de relief ce se regaseste n cadrul UAT-urilorXI. Profil longitudinal i transversalProfilul transversal a fost realizat n ArcGIS folosind modului 3D Analyst (Img. 5). S-a ales rul i poriunea acestuia pe care s se efectueze aceast operaune, respectiv pe Rul Topolog n zona localitii Haidar. Se selecteaz comanda interpolate line dup care s-a trasat o linie transversal albiei minore rului. Pentru afiarea graficului profilului se selecteaz opiunea Progfile Graph (Grafic 5).

Imaginea nr. 5: Aplicarea modului 3D Analyst

Grafic 5: Profil realizat pe Valea Rului Topolog n zona localitii HaidarProfilul longitudinal a fost realizat prin transformarea stratului vectoirial corespunztor rurilor n puncte. Acest lucru se realizeaz instalnd extensia ET GeoWizard v 10.2.2. Dup instalare se activeaz ET GeoWizard. Paii sunt urmtorii: Click pe ET Convert Polyline to Point, se selecteaz reeaua hidrografic, output: rau_punct , se d next i se vor bifa Verticles, Aling polylines i point position. n acest moment a fost generat un layer cu rul de tip punct. n tabela de atribute al acestuia s-a realizat o coloana ET_ORDER. Se va aduga o nou coloan de tip double (Add field) ce va reprezenta lungimea cumulat. Pentru aflarea acesteia se va aplica prin Field Calculator formula ET_ORDER * Shape_Lenght.Urmtorul pas const n extragerea valorilor altitudinale ale punctelor corespunztoare Rului Topolog din MNAT, aplicnd: Spatial Anlyst Tools - Extraction Extract Values to Points. Astfel, s-a realizat o coloan n tabela de atribute a rului numit RasterValues. Se va exporta tabelul in format .dbf i va fi adugat n MS Excel.

Grafic 6: Profil longitudinal al Rului TopologXII. Interpretarea formelor de relief pe baza indexului TPIUna din metodele care furnizeaz rezultate satisfctoare n procesul de extragere a formelor simple de relief, i care pot fi ulterior utilizate n multe analize GIS, este metoda TPI (Topographic Position Index). Aceasta a fost implementat ntr-o aplicaie ArcView1, avnd avantajul c definirea criteriilor de clasificare poate fi modificat de utilizator. Indicele Poziiei Topografice (TPI) a unei celule din MDT reprezint diferena dintre altitudinea celulei respective i media altitudinilor celulelor vecine (Weiss, 2001), astfel c valori pozitive nseamn c celula este mai nalt dect spaiul vecin i invers (Img 6).TPI este dependent de scar, respectiv de mrimea arealului definit ca vecintate (Jenness, 2006).

Imaginea nr. 6: Definirea Indicelui Poziiei Topografice (Dup Chnde, 2012)Formele de relief cele mai ntalnite att la nivelul regiunii considerate ct si la cel al UAT-ului Topolog sunt culmile i vile (Tabel 11)Forme de reliefSuprafaRegiune(km2)Procent regiune%SuprafaUAT Topolog(Km2)Procent UAT Toplog%

culme316,332,1362,1433,77

versant superior76,447,4616,889,17

versant mijlociu15,616,193,151,71

versant inferior68,921,6914,377,81

suprafa plan149,58,2831,5317,13

vale296,66734,2555,9530,40

Tabel 11: Suprafaa ocupat de diferite forme de relief

Figura 6: Distribuia spaial a Indexului TPI

Bibliografie

1. Chende Viorel, 2011, Resursele de ap din Subcarpaii de la Curbur.Evaluri Geospaiale, Editura Academiei Romne.2. Grecu F., 2008, Geomorfologie dinamic, Editura Universitii din Bucureti.3. Comnescu, Laura, 2004, Bazinul morfohidrografic Casimcea. Studiu Geomorfologic, Editura Universitii. din Bucureti. 4. *** 2005, Geografia Romaniei, volumul V- Cmpia Romn, Dunrea, Podiul Dobrogei, Litoralul romnesc al Mrii Negre i Platforma Continental, Editura Academiei Romne, Bucureti.

17

Geomorfometrie

Documents

Transcript of Geomorfometrie