Где L — протяженность гидрографической сети, км;

Po - площадь водосбора (км2) или землепользования.

Коэффициент распаханности территории (землепользования или балочного водосбора) или удельный вес распаханных земель определяют как

Где Pp - площадь распаханных земель, км2.

Приведенные выше показатели позволяют определить влияние главных геоморфологических и хозяйственных условий на эрозию почв и выразить ее эрозионным коэффициентом

На основании опыта эрозионных обследований С. И. Сильвестров установил следующую шкалу зависимости между степенью подверженности территории эрозии и значениями эрозионного коэффициента:

Э ≤ 0,20 - не подверженные эрозии;

0,20 ≤ Э ≤0,49 - слабо подверженные эрозии;

0,50 ≤ Э ≤0,99 - средне подверженные эрозии;

1,00 ≤ Э ≤ 1,49 - значительно подверженные эрозии;

Э ≥1,50 - сильно подверженные эрозии.

1.1. Эрозиоведенье и геоинформационные технологии.

Геоинформационные технологии как совокупность средств и методов автоматизированного сбора, хранения, манипулирования, анализа, и отображения (представление) пространственной информации, которые нашли наиболее полное воплощение в современных инструментальных ГИС, находят все более широкое приложение в разных сферах человеческой деятельности [46]. Эрозионные процессы имеют пространственное распределение как факторов, что их обусловливают, так и последствий проявления и средств борьбы с ними. В связи с этим геоинформационные технологии предоставляют эрозиоведенью эффективный инструмент исследований, оценки и прогноза.

Направления применения геоинформационных технологий в эрозиоведенью охватывают практически весь спектр их общих функций – мониторинга, информационно справочную, автоматизированного картографирования, пространственно-временного анализа и моделирования и создания пространственных систем поддержки принятия решений в планировании, проектировании и управлении.

Функция геоинформационных технологий из мониторинга процессов и явлений в естественных и естественно-хозяйственных территориальных системах реализуется главным образом путем компьютерной обработки данных дистанционного зондирования земли (аэро - и космосъемки) и геоинформационного полевого картографирования. Функции обработки данных дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) в настоящее время реализуются во многих коммерческих ГИС-пакетах универсального назначения (таких как, например, пакет ГИС и обработки изображений IDRISI) и в специализированных пакетах обработки данных ДЗЗ, самыми известными из которых являются пакеты ERDAS IMAGINE и ErMapper (США). Геоинформационное полевое картографирование реализуется на основе возможностей, которые предоставляются глобальными системами позиционирования (GPS – Global Positioning System, Глобальная система месторасположения), - американской NAVSTAR или русской ГЛОНАСС - с использованием специальных GPS - приемников и мобильных компьютеров с установленными на них специализированными Гис-пакетами (такими, как, например, пакет ArcPad компании ESRI).

Информационно-справочная функция геоинформационных технологий реализуется в создании и ведении автоматизированных банков пространственно распределенных (картографических) данных, которые характеризуют естественную и антропогенную компоненты эрозийной системы агроландшафтов территории исследований, мониторинга или проектирования. С использованием геоинформационных технологий, пространственные (картографические) данные расчленяются на однородные слои (рельеф, генетические разновидности почвы, гранулометрический состав почв, эродированность почвы, пространственная структура землепользования, севооборота, противоэрозионные методы и др.) и вводятся в компьютер в виде электронных файлов с использованием растровой (как совокупность ячеек, которые всплошную покрывают территорию) или векторной (с формализацией пространственной информации с помощью набора элементарных графических объектов - точки, линии, сегмента и полигона) моделей пространственных данных. Современные инструментальные ГИС (коммерческие ГИС-пакеты) позволяют осуществлять редактирование и обновление информации, формировать новые слои данных на основе комбинации или изменения существующих, а также их отображения, на экране и (или) в виде твердой копии в двух- или трехмерном представлении.

Для управления массивами пространственной информации в состав современных инструментальных ГИС включены специализированные модули, которые обеспечивают привлечение для работы с пространственными данными коммерческих систем управления базами данных (СУБД). В частности, в состав семейства ГИС-пакетов ArcGIS фирмы ESRI (США) входить пакет ArcSDE (Arc Spatial Database Engine), который обеспечивает роботу с пространственной информацией через коммерческие реляционные системы управления базами данных, в том числе Oracle8i, Oracle9i, MS SQL. Server, Infomix и DB2.

Еще одно перспективное направление применения геоинформационных технологий в эрозиоведенье — обеспечение автоматизации эрозионного картографирования, которое предусматривает подготовку и публикацию традиционных карт эродированности почвенного покрова, противоэрозионных мероприятий, которые удовлетворяют современные требования к картографической продукции, а также созданию разнообразных тематических картограмм и картодиаграмм.

Отметим, что в тематическом картографировании геоинформационные технологии открыли качественно новые возможности. Это, например, создание электронных компьютерных карт с возможностью интерактивного считывания информации с карты и изменения ее как оформления, так и содержания, с использованием сложных аналитических алгоритмов (интерактивность справочная, оформительская и расчетно-аналитическая); создание с помощью алгоритмов компьютерной графики тематических карт, которые вручную выполнить практически невозможно (например, отображение на картограмме степени эрозионной опасности количеством точек на единицу площади); подключение к электронным тематическим картам звука и видеоизображения, использования анимации и т. д. [45].

Все факторы эрозионных процессов имеют пространственно распределенный характер, поэтому геоинформацонные технологии в настоящее время являются в эрозиоведенье наиболее адекватным инструментом пространственного анализа и пространственно-временного моделирования. В свою очередь это касается моделирования эрозионных процессов или их последствий как инструмента оценки эрозионной опасности, прогноза темпов эрозионного разрушения почвы и противоэрозионного проектирования. Инструментом пространственно-временного моделирования в ГИС-пакетах с развитыми аналитическими возможностями (IDRISI, PCRaster, Arc\INFO, ArcGIS, MGE, GRASS и др.) является так называемая картографическая алгебра (Map Algebra), разработанная Ч. Д. Томлином (1983 г.). Она позволяет выполнять арифметические, логические и комбинированные операции с пространственной информацией, формализированной с использованием растровой модели данных и, таким образом, пространственно реализовывать вычислительные алгоритмы практически любой сложности.

Примерами пространственно-распределенных эрозионных моделей, реализованных с использованием геоинформационных технологий является, в частности, пространственная реализация модифицированного варианта логико-математической модели смыва почвы Г. И. Швебса, выполненная с использованием пакета PCRaster в Одесском государственном университете им. И. И. Мечникова [45].

Самые широкие возможности геоинформационных технологий в эрозиоведенье могут быть реализованы при разработке и эксплуатации пространственных систем поддержки решений в противоэрозионном проектировании или управлении. Под системами поддержки решений (СПР) обычно понимают компьютерные системы, которые обеспечивают функции анализа, оценки, прогноза явлений и (или) процессов и принятия решений, в некоторой наглядной сфере.

Однако, во многих случаях на практике, в том числе в эрозиоведенье, как системы поддержки решений рассматриваются интегрированные компьютерные системы, которые содержат систему программно-реализованных моделей, банк справочной информации и банк данных. Анализ же и оценка результатов имитационного или оптимизационного моделирования выполняются вне системы квалифицированным экспертом или группой экспертов.

Геоинформационные технологии позволяют на всех этапах разработки систем поддержки решений — от мониторинга и создания банков данных к методам анализа, моделей прогноза и процедур формально-логического принятия решений - перейти от операции с усредненными по территории характеристиками естественных и антропогенных компонентов эрозионной системы агроландшафта к рассмотрению всей их сложной пространственной дифференциации с возможностью принятия решения по каждому элементу территории с учетом его уникальных особенностей, то есть перейти к пространственным системам поддержки решений - ПСПР.