استخدام نظم المعلومات الجغرافية في دراسة جيومورفولوجية الأودية شرق سوهاج بين وادي أبو شيح ووادي قصب - محمد إبراهيم محمد سيد أحمد خطاب - أطروحة دكتوراه 2103م

 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


تحميل الرسالة







        4shared-download


قراءة و تحميل الرسالة




       drive.google
author-img
كوكب المنى

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent