استخدام نظم المعلومات الجغرافية في دراسة جيومورفولوجية الأودية شرق سوهاج بين وادي أبو شيح ووادي قصب
Using
Geographical Information Systems for Studying Geomorphology of the
Wadies East of Suhaj, Between Wadi Abu Shih and Wadi Qasab
رسالة مقدمة للحصول على درجة الدكتوراه في الآداب
من قسم الجغرافيا بكلية الآداب - جامعة القاهرة
إعداد الطالب
محمد إبراهيم محمد سيد أحمد خطاب
مدرس مساعد بقسم الجغرافيا - كلية الآداب - جامعة القاهرة
إشراف
الأستاذ الدكتور
السيد السيد الحسيني
أستاذ الجغرافيا الطبيعية بكلية الآداب - جامعة القاهرة
الجيزة
يناير 2013م
الملخص العربي
تقع منطقة الدراسة شرقي محافظة سوهاج بين وادي أبو شيح شمالاً ووادي قصب
جنوباً، وتتمشى حدودها الغربية مع الهوامش الشرقية للسهل الفيضي لنهر
النيل، والمنطقة جزء من هضبة المعازة الجيرية بالصحراء الشرقية، وتبلغ
مساحتها ١٤٥١,٣كم٢. ويتراوح ارتفا ع المنطقة بين ٦٠ و ٥١٣ م. ويوجد بها ٣٥
حوض تصريف تتراوح رتب مجاريها الرئيسية من الثالثة إلى الثامنة ويبلغ عدد المجاري بها ٨٣٣٥٤ مجرى تتراوح رتبتها بين الأول والثامنة (تصنيف استريلر).
رر
تتألف الدراسة من بابين يتكون الباب الأول من فصلين، ويتكون الباب الثاني
من خمسة فصول. وبدأ كل فصل بتمهيد وانتهي بخلاصة تعرض لأهم نتائجه،
بالإضافة إلى مقدمة الدراسة. وقد اشتملت المقدمة على موقع المنطقة، وبعض
خصائصها الجغرافية الطبيعية، وقد عرضت مشكلة الدراسة وأهميتها وأسباب
اختيار الموضوع، وأهداف الدراسة وتساؤلاتها، والمناهج والأساليب التي
استخدمت بها، ومصادر الدراسة ومحتوياتها. كما تحتوي الرسالة على خاتمة
وملخص باللغة العربية وآخر باللغة الإنجليزية.
تناول الفصل الأول نماذج
الارتفاع الرقمية نظرياً وعملياً. وبدأ بتعريف نماذج الارتفاع الرقمية
والنماذج الأرضية الرقمية، تلا ذلك ذكر مصادر إنتاج نماذج الارتفاع
الرقمية، وأهمية استخدامها في الدراسات الجيومورفولوجية. ثم التعرف على
أنواعها ومميزات كل نوع وعيوبه، واستخدمت الدراسة نماذج الارتفاع الرقمية
الشبكية، وقد تم التعرف على أخطائها، وطرق تقييم جودتها، وطبق كل ما سبق
على نماذج الارتفاع الرقمية التي ستستخدم في دراسة جيومورفولوجية منطقة
الدراسة. وقد تم إنتاج نموذج ارتفاع رقمي Topo_DEM من الخرائط الطبوغرافية ١: ٥٠,٠٠٠ ، وعرضت الدراسة خطوات إنتاجه، وطرق تقييمه،وكيف تحدد دقته التفريقية. وتلا ذلك عرض للنماذج المنشورة على الانترنت SRTM- و ٣ ASTER GDEM) ودرس
كل نموذج من حيث مصدر بياناته، ودقته ، وكيفية تقييم النموذج، ومميزاته
وعيوبه ومشكلاته، وكيفية حل هذه المشكلات، وبالانتهاء من هذا الفصل توفر
لمنطقة الدراسة ثلاثة نماذج صالحة للاستخلاص الآلي لأحواض وشبكات التصريف.
درس الفصل الثاني أحواض
وشبكات التصريف "طرق البحث ومصادره وتقييم نتائجه". وبدأ الفصل بدراسة طرق
رسم واستخلاص أحواض وشبكات التصريف، وقسمت إلى الطرق: التقليدية، وشبه
الآلية، وشبه الآلية المتطورة، والآلية. وتم التعرف على خطوات رسم واستخلاص
أحواض وشبكات التصريف باستخدام نظم المعلومات الجغرافية. وتم استخدام خمسة مصادره هي: الترقيم من صور Ikonos والترقيم من الخرائط الطبوغرافية، والاستخلاص الآلي من نموذج Topo_DEM ومن نموذج SRTM، ، ومن نموذج ASTER GDEM، وتم تقييم نتائج أحواض وشبكات تصريف المنطقة ،
المنتجة من المصادر السابقة. واعتمد التقييم على المقارنة بالفحص النظري
والمقارنة الكمية، واتضح أن الطريقة شبه الآلية أفضل الطرق، وإن كانت
تستهلك وقتاً طويلاً وجهداً كبيراً. وأتضح أيضا أن صور Ikonos هي تعد أفضل مصدر لترقيم شبكات وأحواض التصريف، وذلك بتطبيق الطريقة شبه الآلية.
تناول الفصل الثالث الخصائص
الجيولوجية للمنطقة. واتضح أ ن معظمها يتكون من صخور رسوبية جيرية ترجع
إلى عصر الإيوس ين (٨٦,١ %)، بالإضافة إلى صخور رسوبية أخرى ترجع إلى
البليوسين الأعلى والبليستوسين والهولوسين (١٣,٩%). ويوجد بالمنطقة ١٣٨
صدعاً و ١٦٢ طية سحب، كما توجد قبة بنيوية، وخمس نطاقات قص. وعامة ظهرت
المنطقة على السطح منذ عصر الإيوسين الأسفل، كما تعرض الفصل للتطور
الجيولوجي للمنطقة خلال العصور الجيولوجية التالية. وقد أثرت الخصائص
الجيولوجية تأثيراًص واضحاً في جيومورفولوجية المنطقة.
درس الفصل الرابع أحواض
التصريف. فيوجد بمنطقة الدراسة ٣٥ حوض تصريف تراوحت مجاري رتبها الرئيسية
من الثالثة والثامنة، وتم دراسة الأحواض من حيث المساحة، والأبعاد (الطول
والعرض والمحيط)، والأشكال (الاستدارة والاستطالة ومعامل الشكل ومعامل
الاندماج)، والتضرس (التضاريس القصوى ونسبة التضرس والتضاريس النسبية وقيمة
الوعورة)، وانحدار سطح الأحواض (فئات الانحدار ومتوسط درجات الانحدار).
وتلا ذل ك دراسة المنحنى الهبسومتري والمرحلة الجيومورفولوجية التي تمر بها
الأحواض. وأخيراً دراسة العلاقات بين المتغيرات المورفومترية لأحواض
المنطقة، بدراسة مصفوفة الارتباط، وبتطبيق التحليل العاملي.
واختص الفصل الخامس بشبكات
التصريف؛ حيث يبلغ أعداد المجاري بأحواض الدراسة ٨٣٣٥٤ مجرى، و تتراوح
رتبة هذه المجاري بين الأولى والثامنة (تصنيف استريلر). وبدأ الفصل
بالتحليل المورفومتري لشبكات التصريف من حيث: رتب المجاري وأعدادها، ونسبة
التشعب، و أطوال المجاري، و اتجاهاتها وانحداراتها وتكراراتها، وكثافة
التصريف، ومعدل بقاء المجرى، والمسافات بين المجاري. وتلا ذلك دراسة
للعلاقات بين المتغيرات المورفومترية لشبكات التصريف، وتم ذلك باستخدام
مصفوفة الارتباط والتحليل العاملي. كما تم دراسة التحليل العاملي والتحليل
العنقودي. وسجلت الدراسة سبعة أنماط تصريف رئيسية. وتعد أنماط التصريف
الشجري والشجري الريشي وشبه المتشعع والمتوازي والمتعامد من أكثر أنماط
التصريف انتشاراً، وتتأثر هذه الأنماط بالبنية الجيولوجية والخصائص الصخرية
والخصائص التضاريسية للمنطقة.
وتناول الفصل السادس منحدرات
جوانب الأودية. وتم فيه التطبيق على ٢٢ قطاعاً عرضياً، تم قياسها ميدانياً
لأودية المنطقة، وتتوزع هذه القطاعات بالأجزاء العليا والوسطى والدنيا
للأودية. وقد لوحظ أن معظم الأودية في القطاعات الوسطى والدنيا أودية
خانقيه تمر بمرحلة الشباب، بينما القطاعات العليا فهي أكثر تطوراً، وتختلف
أشكال المقاطع العرضية بين حرف المفتوح. وترتفع درجات انحدار جوانب الأودية
في القطاعات العليا والوسطى، بينما تنخفض في U وحرف U وحرف V القطاعات
العليا. وتتخذ منحدرات جوانب الأودية أشكالاً متعددة، وتعد منحدرات الجروف
المقعرة، والمنحدرات شبه السلمية، والمنحدرات المحدبة المقعرة، ومنحدرات
الواجهات الحرة أو الجروف أكثر أشكال المنحدرات بجوانب الأودية. وتمثل
الخصائص الصخرية والبنيوية والانهيارات الأرضية والمرحلة الجيومورفولوجية
والخصائص المناخية الحالية والقديمة أهم عوامل وعمليات تشكيل منحدرات جوانب
الأودية.
ودرس الفصل السابع الأشكال
الأرضية بالمنطقة. ولوحظ انتشار أشكال التعرية المائية خاصة أشكال النحت
المائي. كما تنتشر بعض أشكال التجوية، وتكثر الأشكال البنيوية. وقد سجلت
العديد من الأشكال الكارستية، وتنتشر أشكال حركة المواد من سقوط صخري
وانزلاقات أرضية. وتقل الأشكال الهوائية، وأتضح أن معظم سطح الهضبة عبارة
عن سطح تعرية كبير، مقطع بالعديد من الأودية، وتختلف هذه أسطح التعرية في
المرحلة الجيومورفولوجية. وتنتشر التلال والهضيبات فوق سطح الهضبة.
وتناولت الخاتمة عرضاً لأهم نتائج الدراسة، وأهم التوصيات التي خلصت إليها.
Using
Geographical Information Systems for Studying Geomorphology of the
Wadies East of Suhaj, Between Wadi Abu Shih and Wadi Qasab
Ph. D. Thesis Submitted to Department of Geography, Faculty of Arts, Cairo University
By
Mohammed Ibrahim Mohammed Sayed Ahmed Khattab
Assistant Lecturer Department of Geography – Faculty of Arts – Cairo University
Supervisor
Prof. Dr. El-Sayed El-Sayed El-Husseini
Professor of Physical Geography Department of Geography – Faculty of Arts – Cairo University
Giza
January 2013
Using Geographical Information Systems for Studying Geomorphology of the Wadies East of Suhaj, Between Wadi Abu Shih and Wadi Qasab
Abstract
The Study area is located east of Suhaj Governorate, between Wadi Abu
Shih in the north and Wadi Qasab in the south. Its western boundary
extends along the eastern margins of the Nile's flood plain. The Study
area is a part of Maaza Plateau in the Eastern Desert of Egypt. The
Study area is about 1451 k.m2. Its elevation ranges between 60 -
513 m (the highest elevation is located on Abu Jilbanah dome). There
are about 35 drainage basins in the area of study, and its main streams
range from the 3rd to the ٨th order. There are 83354 streams ranging
from the 1st to ٨th order (Strahler Classification).
The research consists of Two Parts and seven chapters; each chapter
begins with a preface, and ends with a chapter's summary. The research
has an Introduction that discusses the location, some of the physical
geographic characteristics, the reasons behind choosing this topic and
its objectives, the study's importance, the study's hypotheses, the
study's approaches, tools, data sources, and the study's content. The
research ends with conclusion and both Arabic and English abstracts.
Chapter I deals
with The Digital Elevation Models in theory and in practice. It starts
with the definitions of Digital Terrain Models (DTM) and Digital
Elevation Models (DEM). Then it deals with the sources of DEM and the
importance of using DEM in geomorphological studies. The study also
sheds light on the types of DEMs as well as the advantages and
disadvantages of each type. The study focuses on gridded DEM, because it
will be applied in this study. Moreover, the study investigated the
types of errors in gridded DEM, and evaluating it. The study practices
all that subjects at the study area DEM. The researcher shows in detail
the steps to produce DEM from contours and spot height, digitized from
topographic maps, scale 1: 50,000 how to evaluate this topographic DEM
(Topo_DEM), and how to determine its grid size (resolution). This will
be followed by a presentation of the models published on the internet
(ASTER GDEM and SRTM-3). Each model will be studied in terms of: its
data source, its accuracy, its advantages, and its disadvantages as well
as its problems, and how to solve these problems. By the end of this
chapter, there are three DEMs suitable for extracting drainage basin and
network.
Chapter II focuses
on studying drainage basins and networks: methods, data sources, and
evaluations. It begins with methods of the digitization and extraction
of drainage basins and networks. These methods are divided into
traditional (manual), semi-automated, advanced semiautomated and full
automated. Moreover, the chapter deals with steps for the digitization
and automated extraction of drainage basins and networks by using GIS
from five different data sources. These data sources are topographic
maps scale 1: 50,000 topographic DEM, SRTM-3
DEM, ASTER GDEM, and Ikonos image. In addition to this, the chapter
assesses the accuracy of drainage basins and networks, digitized and
extracted from the five data sources both by visual analysis and by
quantitative assessment. The chapter concludes that the semi-automated
method is the best for the extraction of drainage basins and networks by
using the Ikonos images although it takes longer time than the
automated one.
Chapter III deals
with the geological characteristics of the study area, and shows that
it consists mainly of sedimentary limestone rocks which belong to the
lower Eocene age. Moreover, a very small area consists of other
sedimentary rocks (ranging from Pliocene to Holocene ages). The area has
138 Faults, 162 Drag Folds, five share zones and a structure dome. The
study area has developed since the end of the Lower Eocene. These
geological characteristics have a clear impact on the geomorphology of
the study area.
Chapter IV deals
with the morphometric analysis of drainage basins. There are 35
drainage basins, whose main streams range from the 3rd to 8th order. The
chapter studies drainage basin's areas, diameters (length, width, and
Perimeter), shapes (circulation ratio, elongation ratio, form factor,
and compactness factor), and relief (maximum relief, relief ratio,
relative relief, and ruggedness number). Furthermore, the chapter deals
with the slope of the drainage basins and their geomorphological stage.
The study followed the style of comprehensive inventory by using GIS. In
addition, the research investigates the relationships between the
morphometric variables of the drainage basin by using matrix and factor
analysis.
Chapter V investigates
the morphometric analysis of drainage networks. There are 83354 streams
ranging from the 1st to 8th order. The chapter studies the streams
numbers, the orders, bifurcation ratio, lengths, streams directions,
slopes, frequency, and drainage density of these streams as well as the
maintenance and distances between streams. The study uses the style of
comprehensive inventory by using GIS. Moreover, the research studies the
relationships between drainage network variables by using matrix and
factor analysis. In addition to this, the chapter deals with the
relationships between the drainage basin and network variables by using
factor analysis and cluster analysis.
Chapter VI is
about the valley side-slopes. The analysis depends on field
measurements for 22 cross-sections. These cross-sections are divided
into 44 valley side-slopes. They are distributed on the upper, middle,
and lower reaches of the valleys. It is noticed that most of the valleys
in the middle and lower parts are gorges valleys, and they are in youth
stage, while most of the upper parts of the valleys are in the maturity
stage. The cross sections of the valleys take various forms. These
forms take shapes ranging from V, U, and open U shape. Moreover, the
main slope angles range from steep and very steep in the lower and
middle parts, to moderate in the upper parts. The slope angles will be
averaged and analyzed. In addition to this, the study analyzes the
curvature. The valley side-slopes take various forms such as:
concave-cliffs slopes, convex-concave slopes, semi stair-step slopes,
and free face slopes. The valley side-slopes are affected by
lithological characteristics and geological structure. Moreover, they
are affected by weathering, landslides, geomorphological stage, as well
as old and recent climate characteristics.
Chapter VII studies
the landforms in the study area. The chapter begins with the preparing
steps of the geomorphological map. Then, it deals with the landforms in
the study area. These landforms are classified according to their aspect
or origin as structural, weathering and landslides, as well as fluvial,
karst, aeolian, and erosional surfaces.
Finally, the Conclusion is concerned with the results, and the recommendations of the study
0 تعليقات
شكرا لتعليقك .. سيتم الرد عليكم في اقرب وقت ممكن .
كوكب المنى