Морфометрия - научное направление геоморфологии, исследует количественные (геометрические) свойства рельефа земной поверхности с целью их выявления и описания; своими методами она способствует изучению происхождения и истории развития рельефа, создает морфологические основания, необходимые для познания основных закономерностей формирования и развития рельефа земной поверхности.

Для этих целей она использует любую количественную информацию о рельефе изучаемой территории. Это могут быть не только результаты картометрических работ, но и данные профилирования территории (нивелирные ходы, профили эхолотирования, бурения, различных видов геофизического зондирования и др.). Морфометрия представляет собой научное направление, продолжающее на новом уровне морфологические исследования. Морфометрия развивается как отрасль знания, пограничная между геоморфологией, картографией, математикой и теорией измерений. Ее положение в системе наук схематично можно показать на рис. 1.

Для решения собственных задач специалисту-геоморфологу, ведущему морфометрические исследования, приходится собирать информацию не только о самом рельефе, но и о факторах и условиях его образования. Этим определяется предметная область или область интересов морфометрии. Эта область может расширяться или сужаться в зависимости от цели и задач конкретного исследования.

Базовой теоретической концепцией современной морфометрии является представление о том, что рельеф земной поверхности возникает вследствие перемещения вещества земной коры и что различные виды и способы этого перемещения должны отражаться и некоторое время сохраняться во внешнем облике рельефа. Свои суждения о происхождении и возрасте тех или иных форм рельефа морфометрия строит на принципах актуализма, сопоставляя ранее созданные формы рельефа с теми из них, которые формируются на глазах наблюдателя.

Значительной опорой для формирования суждений о происхождении рельефа являются результаты физического моделирования. Физическое моделирование дополняет визуальный анализ местности, создавая возможность для исследователя наблюдать изменение геометрических свойств рельефа в его динамике. В последние годы с развитием геоинформационных систем особую роль в морфометрических исследованиях приобрели автоматизированные методы морфометрического анализа цифровых моделей рельефа.

Внешний облик рельефа определяется закономерными сочетаниями характерных точек, линий, на которые как бы натянуты поверхности. Они то и образуют каркас рельефа (Ефремов, 1949; Спиридонов, 1970; и др.). Сочетания точек, линий и поверхностей создают в пространстве геометрические единства (или комплексы), определяющие внешний облик рельефа. Выделяя их в каждой форме рельефа, мы раскрываем морфологическое строение этих форм или их морфологическую структуру, а точки, линии и поверхности можно рассматривать в качестве ее элементов - элементов морфологической структуры. Анализ морфологической структуры и ее элементов составляет основу морфометрического анализа.

Нетрудно заметить, что каждый из элементов морфологической структуры выполняет определенные функции. Каждый из них не только позволяет увидеть различия внешнего облика форм рельефа, но определяет ход процессов современного рельефообразования. Отсюда можно говорить, что у каждого из элементов рельефа есть свои особые функции. Эти функции наиболее полно выявляются с помощью их геометрических характеристик. Точки и линии в рельефа обычно указывают на пространственное положение областей конвергенции (тальвеги, точки их слияния, центры воронок и впадин) и дивергенции (вершины, водораздельные линии и их аналоги) потоков вещества, участвующего в современном рельефообразовании.

Элементы морфологической структуры нетрудно объединить в геометрические классы: точки, линии, и поверхности. Каждый из классов можно изучать отдельно, выявляя их морфометрические особенности. В другом случае можно выяснять структуру сочетаний точек, линий и поверхностей. Последнее важно для анализа морфологических комплексов.

Морфометрические карты

В специальных работах, посвященных возможностям геоморфологического картографирования, можно увидеть большее разнообразие морфометрических карт. Число их растет по мере увеличения предложений по созданию морфометрических коэффициентов. К сожалению, систематического анализа этого морфометрического творчества никто не проводит. Один из наиболее полных систематических обзоров морфометрических карт был сделан достаточно давно А. И. Спиридоновым (1975). В этой работе он раздельно рассматривает существующие морфографические и морфометрические карты. Для морфометрических карт А. И. Спиридоновым предложен ряд классификаций. Основанием для их создания служит достаточно обоснованное мнение о том, что все разнообразие форм и количественных характеристик рельефа нельзя выразить каким-либо одним из существующих количественных показателей. По его мнению, лучше использовать 2-3 показателя. Среди них он в первую очередь называет характеристики густоты и глубины расчленения, а также крутизны земной поверхности.

Анализируя все многообразие уже имеющихся морфометрических карт, можно видеть, что они разделяются на две группы по способам изображения количественных характеристик рельефа. В первой из них количественная характеристика рельефа показывается с помощью изолиний. Предполагается, что в пространстве изображаемое свойство изменяется постепенно и непрерывно. Во второй группе карт те же характеристики относятся к определенной площади, которая подчеркивается проведением границ. На границах характеристика может не изменяться, подчеркивая тем самым сходство объектов, или изменяться скачкообразно, выявляя их различия. Изображение в этом случае подчеркивает дискретный характер происходящих в природе изменений. Дискретные морфометрические карты представляют собой картограммы.

Все морфометрические карты следует также разделять по способу получения количественных характеристик. Здесь также можно выделить два класса. Первый из них объединяет те карты, в которых количественная характеристик получена с помощью прямых измерений таких показателей, как абсолютная высота; относительные превышения объектов по отношению к базису денудации или какому-либо другому реперу; экспозиция и углы наклона поверхностей; длины линейных и иных объектов: их площади и объемы. Эти геометрические характеристики обычно важны для целей составления классификаций рельефа или для других морфогенетических, морфолитодина-мических или палеогеоморфологических целей.

Второй класс образуют карты, для составления которых требуются специальные расчеты некоторых коэффициентов. Они отражают не просто реальные геометрические параметры, а их соотношения. В последних наряду с геометрическими характеристиками форм содержится точка зрения их авторов на возможность использования этих отношений для описания качественных различий элементов и форм рельефа. Карты такого содержания чаще всего составляются в ходе решения прикладных геоморфологических задач. В настоящее время еще не выработаны правила их составления, а в некоторых из них просто нет ни геометрического, ни геоморфологического смысла.