CC BY
75
Экология и природопользование
УДК 528
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ИЗУЧЕНИИ РАЗВИТИЯ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ТЕРРИТОРИИ ТУВЫ
Ольга Дмитриевна Аюнова
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, 667003, Россия, Респ. Тыва, г. Кызыл, ул. Интернациональная, 117а, научный сотрудник лаборатории геоинформатики и моделирования процессов, тел. 8(39422)66218, е-mail: ajunova@inbox.ru
Евгения Александровна Доможакова
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, 667003, Россия, Респ. Тыва, г. Кызыл, ул. Интернациональная, 117а, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории геоэкологии и биоразнообразия, тел. 8(39422)66218, е-mail: sollygeohennet@mail. ru
Ольга Ивановна Кальная
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, 667003, Россия, Респ. Тыва, г. Кызыл, ул. Интернациональная, 117а, научный сотрудник лаборатории геоэкологии и биоразнообразия, тел. 8(39422)66218, e-mail: kalnaja@mail.ru
Сергей Григорьевич Прудников
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, 667003, Россия, Респ. Тыва, г. Кызыл, ул. Интернациональная, 117а, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, заведующий лаборатории магматизма и рудообразования, тел. 8(39422)66218, e-mail: prudnikov_s@inbox.ru
На территории Тувы существует ряд объектов с аномальной антропогенной нагрузкой техногенного и природно-техногенного характера. Геоэкологический мониторинг этих объектов, включающий в себя комплекс наблюдений за развитием природно-антропогенной экосистемы, невозможен без геоинформационных систем (ГИС) как хранилища данных наблюдений и среды их обработки.
Ключевые слова: геоинформационные системы, геоэкологический мониторинг, природно-антропогенные экосистемы.
APPLICATION OF GEOINFORMATION TECHNOLOGIES IN STUDYING OF NATURAL-ANTHROPOGENOUS ECOSYSTEMS DEVELOPMENT ON THE TERRITORY OF TUVA
Olga D. Ayunova
Tuvinian Institute for the Exploration of Natural Resources of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 667003, Russia, Kyzyl, 117a International St., research scientist of the Laboratory of Geoinformatics and Process Modelling, tel. 8(39422)66218, е-mail: ajunova@inbox.ru
Evgeniy A. Domozhakova
Tuvinian Institute for the Exploration of Natural Resources of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 667003, Russia, Kyzyl, 117a International St., of biological sciences, senior research scientist of the Laboratory of Geoecology and Biodiversity, tel. 8(39422)66218, е-mail: sollygeohennet@mail .ru
100
Экология и природопользование
Olga I. Kalnaya
Tuvinian Institute for the Exploration of Natural Resources of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 667003, Russia, Kyzyl, 117a International St., research scientist of the Laboratory of Geoecology and Biodiversity, tel. 8(39422)66218, е-mail: kalnaja@mail.ru
Sergey G. Prudnikov
Tuvinian Institute for the Exploration of Natural Resources of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 667003, Russia, Kyzyl, 117a International St., candidate of geologo-mineralogical sciences, senior research scientist, the head of the Laboratory of Magmatism and Ore Formation, tel. 8(39422)66218, е-mail: prudnikov_s@inbox.ru
There is a line of objects with abnormal anthropogenous loading of technogenic and natural-technogenic character on the territory of Tuva. Geoecological monitoring of these objects including a complex of examination over natural-anthropogenous ecosystems development is impossible without geoinformation systems (GIS) as data-storage of the given supervision and environments of their processing.
Key words: geoinformation systems, geoecological monitoring, natural-anthropogenous ecosystems.
В Туве находится ряд объектов с аномальной антропогенной нагрузкой. К ним относятся: озеровидная часть Саяно-Шушенского водохранилища (зона затопления) - крупный природно-техногенный комплекс, а так же объекты промышленной разработки месторождений и месторождения, находящиеся в стадии подготовки к освоению.
С воздействием Саяно-Шушенского водохранилища на прилегающие территории связаны активизация переработки берегов водохранилища, изменение гидродинамики подземных вод, изменение химического состояния водоема и его притоков, загрязнение ложа водохранилища тяжелыми металлами, изменение видового состава рыб, сукцессия растительности под влиянием затопления, изменение и структура населения околоводных птиц и др.
Для получения прогнозных характеристик изменений природных условий, которые могут произойти в процессе формирования новой равновесной системы, и контроля за ними во время эксплуатации водохранилища, особенно в экотонной (пограничной) зоне взаимодействия водных и наземных экосистем, проводится геоэкологический мониторинг, который объединен с современными геоинформационными технологиями.
ГИС Саяно-Шушенского водохранилища решает следующие задачи: картографическое обеспечение исследуемой территории, хранение информации о пространственном размещении постов экологического контроля водных объектов и точек наблюдения, хранение баз данных мониторинговых измерений химических показателей воды и загрязняющих компонентов воды и почв ложа, пространственно-аналитическая обработка данных и их картографическое отображение. В качестве главных конечных информационных продуктов служат таблицы, содержащие данные первичных геоэкологических наблюдений, и карты, отражающие распределение соответствующих показателей. В процессе ра-
101
Экология и природопользование
бот были составлены тематические карты состояния и динамики экосистем. Карты характеризуют типы берегов по характеру абразионных процессов, состав пород и современные экзогенные геологические процессы, типы ландшафтов, динамику содержания загрязняющих веществ ложа водохранилища, динамику химического состояния поверхностных вод в контрольных створах для оценки их качества. Ведутся мониторинговые карты сейсмической активности района водохранилища, создаются карты растительного покрова.
Картографическая обеспеченность исследуемой территории включает банк пространственных данных в среде ГИС (линейка разномасштабных топографических цифровых данных 1 : 1 000 000 - 1 : 25 000 масштабов). Создан комплект цифровых карт района водохранилища, содержащий информацию по сейсмической обстановке, экзогенно-геологическим процессам, техногенной нагрузке, источникам загрязнения, геологии, тектонике, геодинамике и др. Проекты созданы на базе ArcGIS9.
В зону затопления попали многочисленные памятники древних цивилизаций. Многие исторические объекты находятся в зоне активного размыва берегов, подвергаясь опасности уничтожения. Обследование и картографирование археологических памятников проведено сотрудниками Институт истории материальной культуры РАН (г. Санкт-Петербург), на их основе нами были созданы электронные карты археологических памятников, попадающих в зону затопления и прибрежную зону (рис. 1) [1].
Рис. 1. Карта-схема расположения исторических памятников в районе озеровидной части Саяно-Шушенского водохранилища
102
Экология и природопользование
С применением геоиформационных систем мы получаем информацию
0 территории водохранилища. На основе полученных данных был создан сайт «Саяно-Шушенское водохранилище на территории Тувы», адрес сайта: http://www.sshvrt.com/. Сайт совместим с IE (7.0 и выше).
Особую актуальность приобретает в последние годы разработка месторождений полезных ископаемых топливно-энергетической направленности, в первую очередь угля, добыча которого увеличивается. В настоящее время на территории Тувы разрабатываются Каа-Хемское и Чаданское месторождения, оба - открытым способом. Вскрышные работы ведутся с использованием ВМ, с применением экскаваторной погрузки и вывозом породы в отвалы на расстояние 200-500 м. Несмотря на низкие средние содержания токсичных компонентов в углях и угленосной толще, отмечены повышенные концентрации ряда элементов, в том числе сульфидной серы, приводящие к самовозгоранию отвалов.
С разработкой карьеров и накоплением отвалов горных пород изменяются внутренняя структура, геодинамический и гидродинамический режимы литосферы и гидросферы, оказывается существенное воздействие на атмосферу, микроклиматические особенности, рельеф местности, почвенно-растительный слой и это находит отражение в существенном угнетении условий существования биосферы.
На базе программного обеспечения ArcGIS9 разработана ГИС «Мониторинг угледобывающих предприятий», куда занесены результаты лабораторных и полевых исследований, проводимых в рамках экологического мониторинга [2, 3] на территориях разработки месторождений и их окрестностях. Общегеографическая основа геоинформационной системы содержит стандартный набор слоев масштаба 1 : 100 000, который был уточнен и дополнен более крупным
1 : 25 000 масштабом.
В базу данных геоинформационной системы внесены сведения по всем видам мониторинга: оценка существующего состояния литосферы, мониторинг опасных эндогенных и экзогенных геологических процессов (ЭГП), мониторинг поверхностных и подземных вод, снега, мониторинг почвенного покрова, мониторинг биоты. По указанным видам наблюдений созданы карты.
Мониторинг экзогенных геологических процессов в районах проведен методом наблюдения - фотографирование и маршрутно-визуальное обследование (наземное, дистанционное) с применением приборов фиксации точек мониторинга по специальной опорной наблюдательной сети с занесением в базу ГИС.
В ходе обследования почв были заложены фоновые точки по сетке сплошного опробования с шагом в 1 км. Сетка охватывает прилегающие к горному отводу территории. В результате методом обратно взвешенных расстояний создана серия растров, интерполированных по данным концентрации химических элементов и других показателей почв (рис. 2).
103
Экология и природопользование
Рис. 2. Пространственное распределение глинистых частиц в почвах горного отвода Каа-Хемского месторождения (слева), пространственное распределение никеля в почвах горного отвода Чаданского месторождения (справа)
Изменение состояния среды, вызванное работой угледобывающих карьеров и таких крупных объектов, как Саяно-Шушенское водохранилище (с полной ежегодной сработкой уровня воды), территория строительства Кызыл-Таштыгского горно-обогатительного комбината [4] вызывает необходимость проведения постоянного экологического мониторинга, включающего в себя комплекс наблюдений за развитием природно-антропогенных экосистем, анализ результатов многолетних наблюдений, и на основе создания модели изменения среды - прогноз ее состояния в будущем. Используя стандартные функции ГИС работы с пространственными данными и дополнительные инструменты для сбора, анализа, отображения и хранения результатов, мы получаем в удобной для анализа форме сравнительную оценку состояния природной среды территорий природно-антропогенных экосистем и динамику их развития.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Аюнова О.Д., Килуновская М.Е., Семёнов В.А., Кальная О.И. Опыт использования ГИС при составлении карт памятников истории культуры на территории Тувы // Сборник материалов Международной конференции «Наследие народов Центральной Азии и сопредельных территорий». - Кызыл, 2009. - С. 89-93.
2. Мониторинг состояния окружающей среды (недра, атмосфера, вода, почвы, животный мир) в пределах лицензионного участка Чаданском угольном месторождении в 2011 году: отчет о НИР / Доможакова Е.А., Прудников С.Г., Кальная О.И., Арчимаева Т.П., Забелин В.И., Самбуу А.Д., Кызыл-оол В.А., Куулар А.Н., Аюнова О.Д. - Кызыл, 2011. - 125 с.
3. Мониторинг состояния окружающей среды (недра, атмосфера, вода, почвы, животный мир) в пределах лицензионного участка Каа-Хемском угольном месторождении: отчет
104
Экология и природопользование
о НИР / Доможакова Е.А., Прудников С.Г., Кальная О.И., Арчимаева Т.П., Забелин В.И., Самбуу А.Д., Кызыл-оол В.А., Куулар А.Н., Аюнова О.Д. - Кызыл, 2011. - 76 с.
4. Прудников С.Г., Аюнова О.Д., Кальная О.И., Гуркова Е.А, Забелин В.И. Геоинформационное обеспечение оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) строительства Кызыл-Таштыгского ГОКа // ГЕО-Сибирь-2008. Т. 1. Ч. 2. Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия : сб. матер. IV Междунар. научн. Конгресса «ГЕО-Сибирь-2008», 22-24 апреля 2008 г., Новосибирск. - Новосибирск : СГГА, 2008. - 258 с.
Получено 13.06.2012
© О.Д. Аюнова, Е.А. Доможакова, О.И. Кальная, С.Г. Прудников, 2012
105
